文 献 综 述

沼渣沼液合称沼肥，是以人畜粪便和各种农作物秸秆为原料，经沼气发酵后残存的固态及液态的残余物^[1]。研究表明，沼液是腐熟的速效肥，含有丰富的有机质、腐植酸、N、P、K等营养成分，以及氨基酸、维生素、酶、微量元素等生命活性物质，而且这些营养物质的可利用率高，能迅速被作物吸收利用。沼渣的营养元素种类与沼液基本相同，但其有机质和有效养分含量高，一般将沼渣作为营养元素种类齐全，肥效缓速兼备的优质有机肥料^[2]。

北京市农村能源办、潍坊医学院曾对厌氧消化残留物中的微量元素进行了分析测定，发现其中含有许多人体必需的微量元素，如铁、铜、锌、硒、铬、锰、镍、钙等，而被公认对人体有害的汞、铅、铋、锑等元素未有检出，说明施用沼肥是安全的^[3]。迄今，国内对沼肥的研究主要针对养分物质，但沼肥中也可能存在着重金属被作物吸收而进入食物链和在农业环境中积累造成污染农产品和环境的风险。因此，对于在农田中使用的沼肥，需要制定相关标准，通过有效的途径无害化处理，得到符合国家标准的沼肥，才能存放或者用于农田^[4]。

国家项目投资力度日益加大，”能源生态型”沼气工程建设数量逐年增加，大量沼渣沼液消纳于附近农田，成为其主要利用方式^[5]。人们普遍认为，沼渣沼液作为优质绿色有机肥施用于果蔬和粮食作物，肥效快速显著，能防治病虫，提高产量，改善品质，减少化肥农药使用。但随着我国国民经济增长和人民生活水平的提高，人们越来越意识到沼肥的合理利用的重要性^[6-8]。大量的食品添加剂及养殖过程中使用的各种能促进生长、提高利用率、抑制有害菌的饲料添加剂都含有毒性重金属，这些重金属元素在体内的生物效价很低，大部分随粪便排出体外，粪污经过处理后最终都会以有机肥、沼液灌溉等各种形式进入土壤中，并在农田土壤中不断积累，可造成土壤污染和植株中毒^[9]。

本课题采用微波消解-电感耦合等离子光谱法检测沼渣沼液中的重金属含量。电感耦合等离子体光谱法，是近年来备受青睐的元素测定方法，极大地促进了对重金属元素的研究^[10]。电感耦合等离子光谱法是上世纪60年代提出，70年代迅速发展起来的一种分析方法，它可以进行定性分析、半定量分析和定量分析，与经典光谱法相比它具有多元素同时检出能力、分析速度快、选择性好、检出限低、光源具有良好的稳定性、精密度高、样品消耗少的优点^[11]。微波消解作为样品的预处理方法，是在高压密封系统中进行消解，具有简捷、快速、效率高、节省试剂、样品污染小等特点而得到广泛应用。样品前处理是分析土壤和沉积物中重金属元素很重要的一个步骤，传统的湿法消解法要占用整个分析过程的大部分时间，操作繁琐，耗费劳动力且会产生新的潜在污染。微波消解正好能克服湿法消解的这些缺点，大幅提高分析工作的便捷性和准确性。

1.微波消解的原理及特点

微波消解通常是指利用微波加热封闭容器中的消解液（各种酸、部分碱液以及盐类）和试样，从而在高温高压条件下使各种样品快速溶解的湿法消化。密闭容器反应和微波加热这两个特点，决定了其完全、快速、低空白的优点，但不可避免地带来了高压（可能过压的隐患）、消化样品量小的不足^[12]。

微波消解又叫湿法消化，是用酸液或碱液并在加热条件下破坏样品中的有机物或还原性物质的方法。常用的酸解体系有：硝酸-硫酸，硝酸-高氯酸，氢氟酸，过氧化氢等，它们可将污水和沉积物中的有机物和还原性物质如氰化物、亚硝酸盐、硫化物、亚硫酸盐、硫代硫酸盐以及热不稳定的物质如硫氰盐等全部破坏；碱解多用苛性钠溶液。消解可在坩埚（镍制、聚四氟乙烯制）中进行，也可用高压消解罐。消解应注意的问题是：①消解过程中不得使待测组分遭受损失；②不得引进干扰物质；③要安全、快速，不给后续操作步骤带来困难；④消解制得的溶液一定要适合于选定的监测方法。

消解的目的是排除有机物和悬浮物干扰，将各种价态的元素氧化成单一高价态或转变成易于分离的无机化合物，同时水样得以浓缩。即清澈透明无沉淀。

2.电感耦合等离子光谱法的原理及特点

电感耦合等离子体光谱仪(简称ICP)的原理是，分析试料(溶液)由雾化器雾化成雾状，然后再由高纯度的氩气引导至高频等离子体火焰中去，于此激发后发光，由试料发出的光进入分光器，分光成光谱，从中得出所分析元素的光谱线。ICP发射光谱法的局限性是对于固体样品一般需预先转化为溶液，而这一过程往往使检出限变坏；在经典分析中，影响谱线强度的因素较多，尤其是试样组分的影响较为显著，所以对标准参比的组分要求较高；含量(浓度)较大时，准确度较差；只能用于元素分析，，不能进行结构、形态的测定；大多数非金属元素如氧、硫、氮、卤素等难以得到灵敏的光谱线^[13]。

电感耦合等离子体发射光谱仪具有连续单元素操作、连续多元素操作和定性、定量操作模式，定性可方便、快捷地进行未知样品剖析，定量可同时检测几十种元素，这种很宽的测量动态范围可大大减少样品制备步骤。在分析元素种类繁多，含量变化较大的情况下，采用常规分析，操作程序复杂，干扰难以控制，用等离子发射光谱法进行分析，它具有灵敏度高，线性范围宽，光谱干扰少，分析速度快等优点。在多种样品的分析过程中起着举足轻重的作用^[14]。