🌿 土壤、处理后生物废物、污水污泥和废物在测定金属及其他元素前的王水消解——回流加热（A1）、加热块加热（A2）或在175 °C密闭容器中微波消解（B），PN-EN ISO 54321

环境 PN-EN ISO 54321

概述

本标准描述的内容。PN-EN ISO 54321:2021-07的PKN目录卡上的范围，全文（我们对波兰文卡片文本的翻译）：“本文件规定了用王水消解土壤、处理后生物废物、污水污泥和废物的两种方法。王水消解不一定能使样品完全分解。所提取的分析物浓度不一定反映样品中的总含量，而是代表在本试验条件下王水可溶的金属。一般认为，对于环境分析目的，所得结果适用于预期目的——保护环境。本文件适用于以下元素：铝（Al）、锑（Sb）、砷（As）、钡（Ba）、铍（Be）、硼（B）、镉（Cd）、钙（Ca）、铬（Cr）、钴（Co）、铜（Cu）、铁（Fe）、铅（Pb）、镁（Mg）、锰（Mn）、汞（Hg）、钼（Mo）、镍（Ni）、磷（P）、钾（K）、硒（Se）、银（Ag）、钠（Na）、锶（Sr）、硫（S）、碲（Te）、铊（Tl）、锡（Sn）、钛（Ti）、钒（V）和锌（Zn）。只要使用者已验证适用性，本文件也可用于消解其他元素。”我们阅读的标准文本是ISO 54321:2020（第一版，2020-08）的试读片段，从封面到第9章（检测报告，第7页）b)项：引言、第1–8章全文。

依据标准文本（引言，第1–8章）。本标准由ISO/TC 190/SC 3与CEN/TC 444共同起草（维也纳协议）。引言将其与早期文件比较：ISO 11466要求加酸后等待16 h再消解，而EN 13657和EN 16174允许在最初的剧烈反应停止后即开始；验证表明等待2 h与16 h的差异可忽略，因此本标准沿用EN 13657和EN 16174的做法；加热块程序取自荷兰标准NEN 6961（煮沸2 h至4 h），此处规定为2 h。王水消解不一定能完全回收元素，提取液可能不反映总浓度；对大多数环境应用，结果被认为适用。表1——验证基质：污泥（城市、工业、电子工业、油墨废物污泥、污水污泥）、生物废物（仅方法A——堆肥、堆肥化污泥）、土壤（农业土壤、施用污泥的土壤）、废物（城市垃圾焚烧飞灰和底灰、油墨废物污泥、电子工业污泥、标准物质BCR 146R和BCR 176）。无规范性引用文件。定义：王水——1体积硝酸（65 %至70 %）和3体积盐酸（35 %至37 %）；干残渣——在105 °C ± 5 °C干燥至恒重后。原理（4）：A1——回流(120 ± 10) min，A2——加热块中(105 ± 5) °C下(120 + 10) min，B——带温度控制的微波，在密闭容器中(175 ± 5) °C下(10 ± 1) min；之后均进行过滤或离心。误差来源（5）：样品容器（元素汞可很快双向穿透聚乙烯器壁，玻璃可能带入B、Na、K、Si和Al）；研磨粉碎（来自空气、粉尘、研磨设备磨损的污染；挥发性化合物损失——对Hg和As需特别注意）；过滤不得引入污染；全部试样都须与酸接触；部分元素可能以难溶的氯化物、氟化物和硫酸盐形式沉淀而损失。试剂（6）：分析纯酸，全过程做试剂空白；水（例如去离子水）、HCl ≈ 12 mol/l、HNO3 ≈ 15 mol/l、HNO3 ≈ 0,5 mol/l、消泡剂（例如正十二烷或正辛醇）。仪器（7）：A1——容器（例如石英；也可用二氧化硅或硼硅玻璃），容积至少为王水体积的5倍，回流冷凝器，挥发性组分吸收容器，恒温加热器；A2——带聚丙烯螺帽的50 ml管（未加热部分起冷凝作用，但不是真正的回流系统；材料须检验是否释放待测元素）和(105 ± 5) °C加热块；B——压力容器，通常100 ml，由PFA、改性PTFE或石英制成，耐压至少3 000 kPa，带安全装置；带温度反馈的实验室微波系统：控温±5 °C，2 s内调整功率，传感器精度±2 °C；定期用空白检查测温准确度——与外部校准温度计偏差超过2 °C时须重新校准；滤纸通常为0,45 µm，容量瓶50 ml或100 ml，天平精度1 mg或更高，沸石2 mm至3 mm。步骤（8）：土壤、污泥和生物废物样品按例如EN 16179或ISO 11464预处理，废物按例如EN 15002；干物质按例如EN 15934测定；固体废物干燥或粉碎至250 µm以下，液体废物均质化；试样须有代表性并符合仪器制造商说明——为代表性起见优先采用200 mg以上；平行做试剂空白，其可接受限由实验室确定。A1：约3 g（废物1 g至10 g），称准至0,001 g（或至少三位有效数字）；干样品用0,5–1,0 ml水润湿，加入(21,0 ± 0,1) ml HCl和(7,0 ± 0,1) ml HNO3；吸收容器中加约15 ml 0,5 mol/l HNO3；放置至气泡几乎停止，为保持一致，建议在最初剧烈反应停止后尽快开始加热；30 ml王水只够氧化约0,5 g有机碳——超过时每超出0,1 g加1 ml HNO3，每次不超过10 ml；回流煮沸2 h，冷凝区低于冷凝器高度的1/3；将吸收容器内容物经冷凝器倒入，用10 ml 0,5 mol/l HNO3冲洗，定容。A2：最多2 g（通常0,5 g至1 g干样品），8 ml王水时有机碳不超过0,15 g——每多0,1 g碳，消解前加1 ml浓HNO3（标准强调，对例如钡和铬，这一添加对足够回收率是必需的）；(6,0 + 0,1) ml HCl和(2,0 + 0,1) ml HNO3；螺帽松拧；在沸点保持(120 + 10) min。B：最多2 g（通常0,5 g至1 g），有机碳不超过0,15 g，每多0,1 g碳加1 ml HNO3；(6 ± 0,1) ml HCl和(2 ± 0,1) ml HNO3；反应剧烈时等待后再封盖，起泡时加一滴消泡剂；以约10 °C/min至15 °C/min升温至(175 ± 5) °C并保持(10 ± 1) min——该方法是操作定义的；升温过快可能引起剧烈放热反应、压力升高、安全阀开启和分析物损失；冷却后检查容器密封性。各方法也允许在消解后立即带残渣定容；含颗粒的溶液可离心、静置或过滤；溶液即可用适当技术测定元素。检测报告（9）至少包括所用消解方法并引用ISO 54321，以及样品标识（其余各项我们没有）。目录还列出资料性附录A和B，分别给出土壤、生物废物和污泥以及废物的重复性和再现性数据。

状态（目录卡状态截至02.10.2026）。PN-EN ISO 54321:2021-07（英文版）卡片没有“已废止”标记——该标准为现行标准：发布于02-07-2021，52页，价格组U，卫生、环境与医学部门，KT 191土壤化学技术委员会，ICS 13.080.10，“采用：EN ISO 54321:2021 [IDT]，ISO 54321:2020 [IDT]”；卡片没有“代替”字段。目录中没有波兰文版：以“PN-EN ISO 54321”检索PKN（02.10.2026）显示一项。引言与之比较的文件：PN-EN 16174:2012（英文版；污泥、处理后生物废物和土壤——王水消解，三种方法）卡片——“已废止”，废止日期30-03-2022，无“被代替”字段；PN-EN 13657:2006（波兰文版；废物特性——王水消解）卡片——无“已废止”标记，即在PKN目录中仍与PN-EN ISO 54321并存为现行标准。我们未在ISO网站上核实ISO 54321:2020的状态。法规：环境部长2015年2月6日关于城市污水污泥使用的条例（合并文本Dz.U. 2023第23号），经气候和环境部长2022年1月14日条例（Dz.U. 2022第89号）修订，该部分在公布48个月后生效（众议院ELI数据库中为15.01.2026）：附件4对重金属（铅、镉、汞、镍、锌、铜和铬）含量规定为“王水或浓酸消解后的原子吸收光谱法，测定误差不得超过相应限值的10%，或电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES），或电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），或汞齐化原子吸收光谱法（仅限汞）”——未给出标准编号；ICP-MS和汞齐化技术是2022年的措辞增加的（此前只列出消解后的AAS和ICP-OES）。同一修订（第2条第5款）要求检测由认可实验室或拥有涵盖该程序的认证质量管理体系的实验室进行；修订生效前采集的样品可按原规定检测。

实验室数量及形式（认可范围数据库副本，数据截至17.09.2026，读取于02.10.2026）。编号54321出现在8家实验室的21条记录中：AB 1036和AB 1044（各4条），AB 127和AB 176（各3条），AB 216、AB 447、AB 697（各2条），AB 1173（1条）。PCA网站上的现行范围（读取于02.10.2026，范围版本日期从05.11.2025到03.08.2026）：该编号出现在21行中——与副本中的记录数相同。版本：均为2021-07，写法各异——带空格的“PN-EN ISO 54321: 2021-07”（AB 697），不带连字符和月份的“PN EN ISO 54321:2021”（AB 216，两个项目中的一个），“PN-EN ISO 54321:2021-07 metoda B”（AB 176，全部三个项目）；其余实验室未注明方法（A1、A2、B）。这些项目均未暂停（AB 176关于自03.06.2025起部分范围暂停的脚注针对粗斜体行——含54321的行不是这种字体）。“实验室”标签检索以“PN-EN ISO 54321”开头的条目，显示全部8家实验室——已于02.10.2026在生产服务器labcoda.pl上通过该标签查询核实：8（“PN EN ISO 54321”下——1，同为AB 216；“EN ISO 54321”和“ISO 54321”下——0）。

实验室测定的内容（PCA中的项目）。对象：污水污泥——全部8家实验室；代码19 08 05的废物（稳定化的城市污水污泥）——AB 127、AB 176、AB 447、AB 1036、AB 1044；代码19 01 14的废物——AB 697；代码17 05 04的废物——AB 176；土壤——AB 127和AB 176（“土壤、地基土”）。在关于城市污水污泥使用的条例（Dz.U. 2023第23号）的法规监管领域标题下，含本标准的项目见于AB 127（废物19 08 05）和AB 447。测定技术及并列的测量标准：ICP-OES——依据PN-EN ISO 22036:2024-07（AB 127、AB 176、AB 1173）或PN-EN ISO 11885:2009（AB 127——土壤，AB 216，AB 447）；ICP-MS依据PN-EN ISO 17294-2:2024-04——AB 697；FAAS依据PN-ISO 8288:2002（AB 1036注明“方法A”，AB 1044）和PN-EN ISO 7980:2002（AB 1044，钙和镁）；汞——依据PN-EN 16175-1:2017-02的CVAAS（AB 216）或依据PN-EN ISO 12846:2012 + Ap1:2016-07的汞齐化AAS（AB 1044），还有ICP-MS（AB 697，(0,10–50) mg/kg）和ICP-OES（AB 1173，(1,00–200) mg/kg）；总磷依据PN-EN ISO 6878:2006（含更正Ap1和Ap2）分光光度法测定（AB 447——第7点，AB 1036——第8点，AB 1044）。范围举例：镉(0,200–20,0) mg/kg（AB 447）、(0,50–1000) mg/kg（AB 176）、(5,0–1000) mg/kg（AB 1036）；锌至10000 mg/kg（AB 216、AB 447、AB 697）；钙至200000 mg/kg（AB 697、AB 1044）或(1,00–50) %（AB 447）；磷至200000 mg/kg（AB 697）。

与本标准并列。上述测量标准——除PN-EN 16175-1外在知识库中均有单独条目；在这些项目中，没有其他消解文件与PN-EN ISO 54321并列。测量标准的状态（目录卡状态截至02.10.2026）：PN-EN ISO 22036:2024-07、PN-EN ISO 11885:2009、PN-EN ISO 17294-2:2024-04、PN-EN 16175-1:2017-02、PN-EN ISO 12846:2012、PN-ISO 8288:2002、PN-EN ISO 7980:2002和PN-EN ISO 6878:2006（附加文件Ap1:2010和Ap2:2010）的卡片——均无“已废止”标记。

容易得到表面正确结果的地方。样品制备：聚乙烯容器会失去和吸收元素汞，玻璃会带入B、Na、K、Si和Al；研磨和干燥有污染和挥发性化合物（Hg、As）损失的风险——汞和砷的结果取决于样品在消解前经历了什么。消解：有机碳含量高时（A1——超过0,5 g，A2和B——超过0,15 g）硝酸不足会降低回收率，对钡和铬标准称添加HNO3是必需的；加热前的放置时间影响消解程度（标准建议在最初剧烈反应后立即开始）；方法B中升温过快可能使安全阀开启并损失分析物，消解期间泄漏的容器必须被发现；难溶的氯化物、氟化物和硫酸盐可能使部分元素沉淀。结果解释：结果是在方法条件下王水可溶的部分，而非总含量——A1、A2和B是操作定义的方法，因此不注明方法的结果（如8家实验室中7家的认可范围）无法说明样品经过了哪种途径；生物废物仅用方法A验证。计算：干物质中的含量由溶液浓度（按其他标准用光谱技术测量）、容量瓶体积和试样质量（本方法）以及干物质（按其他标准测定，例如EN 15934）组合而成；试剂空白按实验室设定的限值扣除。法规：污泥条例允许用王水或浓酸消解，未指定方法A1、A2或B；按其措辞，限值10 %的误差限适用于原子吸收光谱法。

我们未提供的内容。我们没有第9章a)和b)以外的内容，也没有附录A和B（重复性和再现性数据）。我们不提供EN 13657、EN 16174、ISO 11466以及样品制备标准（EN 16179、ISO 11464、EN 15002）和干物质标准（EN 15934）的内容——仅按标准文本的引用列出。我们不转录条例中污泥金属的限值。

方法原理

土壤、污泥、生物废物或废物样品用王水（1体积HNO3对3体积HCl）消解——回流2 h（A1）、在加热块中沸腾温度下2 h（A2）或在密闭容器中(175 ± 5) °C微波10 min（B）——溶液经过滤或离心并定容后，按其他标准用光谱技术分析。这些方法是操作定义的：结果是在方法条件下王水可溶的元素部分，并不总是总含量。

应用领域

• 污水污泥和代码19 08 05废物中的重金属、钙、镁和磷——全部8家实验室，包括在关于城市污水污泥使用的条例的法规监管领域标题下（AB 127、AB 447）
• 土壤和地基土中的元素（AB 127、AB 176）以及代码19 01 14（AB 697）和17 05 04（AB 176）废物中的元素
• 王水消解后测汞——CVAAS（AB 216）、汞齐化AAS（AB 1044）、ICP-MS（AB 697）、ICP-OES（AB 1173）

关键参数

标准

标准编号

PN-EN ISO 54321:2021-07 (wersja angielska; EN ISO 54321:2021, ISO 54321:2020 IDT)

标准名称（波兰语）

Gleba, uzdatnione bioodpady, osady ściekowe oraz odpady — Roztwarzanie frakcji pierwiastków rozpuszczalnych w wodzie królewskiej

标准名称（英语）

Soil, treated biowaste, sludge and waste — Digestion of aqua regia soluble fractions of elements

分步操作程序

1. 样品制备

   土壤、污泥、生物废物——按例如EN 16179或ISO 11464；废物——按例如EN 15002（固体粉碎至250 µm以下）；干物质按例如EN 15934。PN-EN ISO 54321:2021-07现行（目录卡状态截至02.10.2026）。

2. 试样和酸

   A1：约3 g（废物1–10 g），21 ml HCl + 7 ml HNO3；A2和B：≤ 2 g（通常0,5–1 g干样品），6 ml HCl + 2 ml HNO3；干样品用水润湿；有机碳过量时——超出上限部分每0,1 g加1 ml HNO3。

3. 放置

   至气泡几乎停止；建议在最初剧烈反应停止后立即开始加热。平行做试剂空白。

4. 消解

   A1：回流煮沸2 h（冷凝区低于冷凝器高度的1/3）；A2：在加热块中沸腾(120 + 10) min，螺帽松拧；B：以10–15 °C/min升温至(175 ± 5) °C，保持(10 ± 1) min，冷却，检查容器密封性。

5. 测量溶液

   A1：吸收容器内容物经冷凝器倒入，用10 ml 0,5 mol/l HNO3冲洗；定容至刻度；有颗粒时——离心、静置或过滤（0,45 µm）。

6. 测定和报告

   按其他标准用光谱技术测定元素（认可范围中：ICP-OES、ICP-MS、FAAS、CVAAS、汞齐化AAS、磷的分光光度法）；报告至少包括消解方法并引用ISO 54321，以及样品标识。

所需设备与仪器

试剂、培养基与耗材

职业健康与安全

• 强腐蚀性和剧毒的酸、高温和高压——在通风橱或强制通风设备中操作；压力容器冷却前不得打开；有机物含量高的样品可能生成爆炸性中间产物
• 只能使用带耐腐蚀安全装置的实验室级微波消解系统——不得使用家用微波炉（酸雾可能损坏门开启时关闭磁控管的联锁装置）
• 技术提示：结果是在所选方法（A1、A2、B）条件下王水可溶的部分，并不总是总含量——结果中必须注明方法

常见问题