在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，重金屬（如鉛、鎘、鉻、汞等）的精準(zhǔn)檢測(cè)是評(píng)估土壤污染程度、制定修復(fù)方案的關(guān)鍵前提，而樣品前處理中的消解環(huán)節(jié)，直接決定了后續(xù)檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性與分析效率。傳統(tǒng)電熱板消解存在控溫不均、消解時(shí)間長(zhǎng)、試劑消耗大等問(wèn)題，難以滿足批量土壤樣品的檢測(cè)需求。DigiBlock S/ST 系列電熱消解儀作為實(shí)驗(yàn)室樣品前處理的核心設(shè)備，憑借多工位同步處理、高精度控溫及智能化程序控制等優(yōu)勢(shì)，已成為土壤重金屬檢測(cè)中的重要工具。本文將從儀器與土壤消解場(chǎng)景的適配性出發(fā)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其消解效率與檢測(cè)精度，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例，分析其在土壤重金屬檢測(cè)中的價(jià)值。
土壤樣品的消解需面對(duì) “成分復(fù)雜、基體干擾多、需徹底破壞有機(jī)質(zhì)” 等挑戰(zhàn)，DigiBlock S/ST 系列電熱消解儀的設(shè)計(jì)特性恰好針對(duì)性解決這些痛點(diǎn)。首先，該系列儀器提供12 孔、24 孔等多工位規(guī)格，可同時(shí)處理批量土壤樣品 —— 在區(qū)域土壤普查中，單次需檢測(cè)數(shù)十份樣品，傳統(tǒng)單工位電熱板需分批次操作，而 DigiBlock S/ST 系列的多工位設(shè)計(jì)能將消解效率提升 3-5 倍，大幅縮短樣品前處理周期。
其次，儀器搭載PID 智能控溫系統(tǒng)，控溫精度可達(dá) ±1℃，且支持多段升溫程序設(shè)置。土壤消解通常需經(jīng)歷 “低溫預(yù)消解（去除水分與揮發(fā)性有機(jī)物）— 中溫消解（破壞有機(jī)質(zhì)）— 高溫趕酸” 三個(gè)階段，不同階段對(duì)溫度要求差異顯著：例如消解鉛、鎘時(shí)，需先在 80℃預(yù)消解 30 分鐘，再升溫至 150℃保持 2 小時(shí)，最后 180℃趕酸。DigiBlock S/ST 系列可通過(guò)編程自動(dòng)完成溫度切換，無(wú)需人工頻繁調(diào)整，避免因人為操作誤差導(dǎo)致的消解不徹底或樣品損失。
此外，儀器的防腐材質(zhì)與密閉消解設(shè)計(jì)進(jìn)一步適配土壤消解需求。土壤消解常使用硝酸、高氯酸、氫氟酸等強(qiáng)腐蝕性試劑，儀器內(nèi)膽采用聚四氟乙烯材質(zhì)，可耐受強(qiáng)酸堿腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；同時(shí)，搭配密閉消解罐使用時(shí)，能減少揮發(fā)性重金屬（如汞）的損失，避免試劑揮發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的傷害，符合《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166-2004）中 “安全、環(huán)保” 的操作要求。
為驗(yàn)證DigiBlock S/ST 系列電熱消解儀在土壤重金屬檢測(cè)中的性能，本次實(shí)驗(yàn)選取農(nóng)田土壤（輕度污染，含鉛、鎘） 與工業(yè)場(chǎng)地土壤（重度污染，含鉻、鎳） 兩類(lèi)典型樣品，參照《土壤和沉積物 重金屬總量的測(cè)定 微波消解法》（HJ 832-2017）的技術(shù)要求，從 “消解效率” 與 “檢測(cè)精度” 兩方面展開(kāi)測(cè)試，同時(shí)與傳統(tǒng)電熱板消解進(jìn)行對(duì)比。
（一）消解效率：時(shí)間與試劑消耗對(duì)比
在效率測(cè)試中，分別采用 DigiBlock S/ST 系列（24 孔規(guī)格）與傳統(tǒng)電熱板，對(duì) 24 份農(nóng)田土壤樣品進(jìn)行消解處理。傳統(tǒng)電熱板需分 3 批次操作，每批次 8 份樣品，單個(gè)批次完成 “預(yù)消解 — 消解 — 趕酸” 全流程需 4.5 小時(shí)，24 份樣品總耗時(shí) 13.5 小時(shí)，且每份樣品需消耗硝酸 10mL、高氯酸 5mL；而 DigiBlock S/ST 系列可 24 份樣品同步處理，通過(guò)預(yù)設(shè)程序自動(dòng)完成升溫：80℃預(yù)消解 30 分鐘、150℃消解 2 小時(shí)、180℃趕酸 1 小時(shí)，全流程僅需 3.5 小時(shí)，較傳統(tǒng)電熱板節(jié)省 74% 的時(shí)間。同時(shí)，儀器的精準(zhǔn)控溫減少了試劑揮發(fā)，每份樣品的硝酸消耗量降至 8mL、高氯酸降至 3mL，試劑消耗減少 40%，既降低檢測(cè)成本，也減少?gòu)U液處理壓力。
（二）檢測(cè)精度：準(zhǔn)確性與重復(fù)性驗(yàn)證
精度驗(yàn)證以 “國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品（GBW07401，已知鉛含量 25.6mg/kg、鎘含量 0.32mg/kg）” 為參照，采用 DigiBlock S/ST 系列消解后，通過(guò)原子吸收分光光度計(jì)檢測(cè)。首先進(jìn)行準(zhǔn)確性測(cè)試：5 次平行消解檢測(cè)結(jié)果顯示，鉛含量測(cè)量值為 25.3-25.8mg/kg，平均含量 25.5mg/kg，相對(duì)誤差僅 - 0.39%；鎘含量測(cè)量值為 0.31-0.33mg/kg，平均含量 0.32mg/kg，相對(duì)誤差為 0，完全符合土壤重金屬檢測(cè)中 “相對(duì)誤差≤5%” 的精度要求。
重復(fù)性測(cè)試則針對(duì)工業(yè)場(chǎng)地土壤樣品（鉻含量約 120mg/kg、鎳含量約 85mg/kg），進(jìn)行 10 次平行消解檢測(cè)。結(jié)果顯示，鉻含量測(cè)量值波動(dòng)范圍為 118.5-121.2mg/kg，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為 0.87%；鎳含量測(cè)量值波動(dòng)范圍為 84.2-85.7mg/kg，RSD 為 0.63%，均遠(yuǎn)低于 “重復(fù)性 RSD≤3%” 的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比傳統(tǒng)電熱板消解（鉻含量 RSD 2.1%、鎳含量 RSD 1.8%），DigiBlock S/ST 系列的重復(fù)性優(yōu)勢(shì)顯著，這得益于其多工位間的溫度均勻性（溫差≤2℃），避免了傳統(tǒng)電熱板 “邊緣與中心溫度差異大” 導(dǎo)致的消解效果不均問(wèn)題。
某環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)在 2024 年區(qū)域土壤普查項(xiàng)目中，需完成 500 份農(nóng)田土壤樣品的鉛、鎘、鉻、鎳四項(xiàng)重金屬檢測(cè)，引入 DigiBlock S/ST 系列電熱消解儀后，檢測(cè)效率與數(shù)據(jù)質(zhì)量得到顯著提升。項(xiàng)目前期，機(jī)構(gòu)通過(guò)儀器的多工位設(shè)計(jì)，每天可完成 48 份樣品的消解處理（傳統(tǒng)方法僅能完成 16 份），500 份樣品的消解工作僅用 11 天便完成，較原計(jì)劃縮短 14 天，為后續(xù)檢測(cè)與報(bào)告編制爭(zhēng)取了充足時(shí)間。
在數(shù)據(jù)可靠性方面，該機(jī)構(gòu)隨機(jī)抽取 100 份樣品進(jìn)行平行樣檢測(cè)，結(jié)果顯示，重金屬含量平行樣相對(duì)偏差均≤2.5%，遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的≤10%，數(shù)據(jù)通過(guò)上級(jí)部門(mén)的盲樣考核。此外，針對(duì)部分有機(jī)質(zhì)含量高的土壤樣品（如菜地土壤），通過(guò) DigiBlock S/ST 系列的 “階梯升溫程序”（先 100℃預(yù)消解 1 小時(shí)，逐步升溫至 160℃），有效避免了有機(jī)質(zhì)劇烈反應(yīng)導(dǎo)致的樣品噴濺，消解成功率從傳統(tǒng)方法的 88% 提升至 100%，大幅減少樣品返工成本。
綜合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與實(shí)際案例可知，DigiBlock S/ST 系列電熱消解儀在土壤重金屬檢測(cè)中，既能通過(guò)多工位同步處理與智能控溫提升消解效率，縮短檢測(cè)周期、降低試劑消耗，又能憑借高精度控溫與均勻加熱保障檢測(cè)精度，滿足土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的嚴(yán)格要求，尤其適用于區(qū)域土壤普查、污染場(chǎng)地調(diào)查等批量樣品檢測(cè)場(chǎng)景。
為進(jìn)一步發(fā)揮儀器性能，建議操作人員注意以下要點(diǎn)：一是消解前需將土壤樣品研磨至過(guò) 100 目篩，確保樣品均勻性，避免因顆粒過(guò)大導(dǎo)致消解不徹底；二是針對(duì)含氟量高的土壤樣品（如礦區(qū)土壤），需添加硼酸消除氟離子對(duì)后續(xù)檢測(cè)的干擾，且消解過(guò)程中需保持通風(fēng)，避免氫氟酸揮發(fā)；三是定期（每 3 個(gè)月）校準(zhǔn)儀器溫度，可使用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)插入消解孔內(nèi)，驗(yàn)證實(shí)際溫度與顯示溫度的偏差，確保控溫精度；四是消解完成后，需待樣品冷卻至室溫再進(jìn)行后續(xù)定容，避免溫度過(guò)高導(dǎo)致體積誤差。
隨著《土壤污染防治法》的深入實(shí)施，土壤重金屬檢測(cè)的需求將持續(xù)增長(zhǎng)，DigiBlock S/ST 系列電熱消解儀憑借高效、精準(zhǔn)、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，有望成為實(shí)驗(yàn)室土壤樣品前處理的核心設(shè)備，為土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染治理提供更可靠的技術(shù)支撐。
