ICP－AES測定土壤中的24種元素含量

付翠輕，王曉昆，高 博，任漢英，王麗偉，宋 嵐，孫 瑾

(河北省環(huán)境監(jiān)測中心站， 石家莊 050051)

土壤中重金屬含量的傳統(tǒng)測定方法主要采用分光光度法或原子吸收光譜法，雖然測定結(jié)果準(zhǔn)確但操作步驟多，花費時間長且試劑消耗量大。ICPAES法具有高精密度、低檢出限、線性范圍寬和多元素同時測定等特點，目前，利用ICP－AES測定土壤和植物中多種組分的方法已有很多，能同時測定土壤中4～54種、植物中 18 種組分[1－10]。《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)[11]和《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》(第四版)[12]已將ICP－AES法檢測金屬作為國內(nèi)成熟的統(tǒng)一方法使用。

1 試驗部分

1.1 試劑

硝酸、氫氟酸、高氯酸均為優(yōu)級純

超純水(電阻≥18.2 MΩ·cm)

國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) Al、As、B、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Li、Mg、Mn、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、Ti、Tl、V、Zn混合液(質(zhì)量濃度:100 mg/L，國家有色金屬及電子材料分析測試中心)，介質(zhì)為1.5 mol/L HNO3。

1.2 儀器工作條件

石墨套電熱消解儀(DigiBlock ST36，LabTech，中國)，ICP － AES(ICAP6300，ThermoFisherscientific，美國)，CID電荷注入檢測器，iTEVA操作軟件。高純氬氣(質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞99.99%)。儀器各項工作參數(shù)設(shè)定值見表1。

表1 儀器工作條件

1.3 試樣的前處理及制備

將采集的土壤樣品風(fēng)干后，用瑪瑙研缽研磨混勻過100目篩。

取干燥的土壤粉末0.3 g置于50 mL聚四氟乙烯試管中，加濃硝酸10 mL，氫氟酸2 mL，置石墨套電熱消解儀上于160℃加熱，待白色濃煙將冒盡時，加入2 mL高氯酸，同時將石墨套電熱消解儀提高溫度至170℃繼續(xù)消解，直至趕酸完畢，所剩液滴呈透明膠狀，否則，重復(fù)上述步驟。冷卻后用1%(V/V)硝酸定容至50 mL塑料比色管中。同時按試樣處理的操作步驟制備試樣空白。

1.4 校準(zhǔn)曲線的配制

將混合標(biāo)樣逐級稀釋成一系列標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，質(zhì)量濃度分別為 0.1、0.5、1.0、2.0、2.5 mg/L。在選定的儀器操作條件下對標(biāo)準(zhǔn)工作液進行測試，化學(xué)工作站自動繪制校準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析波長的選擇和背景校正

ICP－AES對每個元素的測定都可以同時選擇多條特征譜線，且同時具有同步背景校正功能，因此實驗中對每個測定元素優(yōu)化選取1條譜線進行測定，綜合分析強度、干擾情況及穩(wěn)定性，選擇譜線干擾少、精密度高的分析線。選擇結(jié)果如表2所示。

表2 各元素ICP－AES分析波長

2.2 各種元素的線性關(guān)系及檢出限

各種元素線性方程、相關(guān)系數(shù)以及檢出限如表3所示。

2.3 方法準(zhǔn)確度和精密度

連續(xù)測定1.0 mg/L的混合標(biāo)液7次，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為方法檢出限[13]。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果見表4，方法檢出限結(jié)果見表3。

表3 各元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

表4 各種元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差

3 實際樣品的測定

依據(jù)上述方法測量土壤樣品，具體結(jié)果見表5。

表5 實際樣品測量結(jié)果

結(jié)果表明，ICP－AES法測定土壤樣品中的金屬元素簡單易行，試劑用量少，勞動強度低，能夠滿足土壤樣品多組分分析的要求。

[1]楊祥，金澤祥.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜的若干進展[J].巖礦測試，2000，19(1):32－41.

[2]徐愛列.ICP－AES測定海娜植物及土壤中鎘、銅、鉛、鋅[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(21):6353 －6354.

[3]顧培，鞏萬合，陳榮府，等.普通消解與微波消解分析植物樣品中Al等元素的方法比較[J].土壤通報，2007，38(3):616－618.

[4]文錦芬，鄧明華.ICP－AES快速測定云南省部分辣椒果實中的18種元素[J].光譜實驗室，2010，27(5):1881－1885.

[5]趙慶令，李清彩.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時測定土壤樣品中54種組分[J].巖礦測試，2011，30(1):75－78.

[6]王曉燕，王立志.等離子發(fā)射光譜儀測定土壤中的Cu、Pb、Zn、Cd[J].黑龍江環(huán)境通報，2008，33(2):49 －50.

[7]萬益群，肖麗鳳，柳英霞，等.ICP－AES法測定柚子不同部位中多種微量元素[J].光譜學(xué)與光譜分析，2008，28(9):2177－2180.

[8]孫勇，張金平，楊剛，等.ICP－AES法測定玉米中的微量元素含量[J].食品科學(xué)，2007，28(2):236－237.

[9]李娜，陳建中，裴健，等.超聲消解－ICP－AES法測定土壤中的 Co、Cu、Mn、Pb、Zn[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(6):2763 －2764，2767.

[10]陸梅，蘇躍英.石墨爐原子吸收法測定土壤中的鉛、鎘[J].儀器儀表與分析監(jiān)測，2004，3:38－39.

[11]國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].第四版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[12]國家環(huán)境保護總局《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》編委會.空氣和廢氣監(jiān)測分析方法[M].第四版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2003.

[13]邢志賢，劉學(xué)全，崔彩芬，等.自動頂空－氣相色譜法測定地表水中乙醛的方法研究[J].河北工業(yè)科技，2010，27(3):143－145，173.