ICP-OES同時測定土壤中多種重金屬可給態的研究

楊旭鵬，朱英存，李林林

（蘇州科技學院 環境科學與工程系，江蘇 蘇州 215011）

ICP-OES同時測定土壤中多種重金屬可給態的研究

楊旭鵬，朱英存，李林林

（蘇州科技學院 環境科學與工程系，江蘇 蘇州 215011）

研究了以HNO3-HCl為提取劑、電感耦合等離子發射光譜法（ICP-OES） 同時測定土壤中重金屬As、Pb、Cr、Cu、Zn、Cd、N i共7種元素的可給態的方法。實驗結果表明，土壤中重金屬可給態經HNO3-HCl提取后完全分解，采用內標法可以提高測定的準確度和精密度，該方法加標回收率為90.9%～106.3%，精密度＜3%，具有較好的準確度和精密度，是一種快速、高效的分析方法。

重金屬可給態；電感耦合等離子發射光譜；提取劑

近年來土壤重金屬污染問題在環境保護領域受到越來越多的關注[1～3]。重金屬對環境的影響不單單與其總量有關，與其在土壤中的存在形態有莫大的關系。可給態的重金屬生物毒性最強，易在動植物中富集。因此準確快速地測定土壤中主要重金屬可給態[4]的含量可為了解污染土壤的性質并為采取相應的治理措施提供科學的依據。目前，對土壤中可給態重金屬的提取方法主要有單獨提取法和逐級提取法。單獨提取法中根據提取劑種類的不同，可以分為以下幾種:酸提取、螯合劑提取、緩沖溶液提取、無緩沖鹽溶液提取。逐級提取法主要有BCR法與Tessier法及兩種方法的改良方法。單獨提取法中的酸提取因其可操作性強，提取形態具有代表性而成為研究領域的熱點，本文的主要研究內容就是酸提取。

電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES） 具有良好的檢出限和分析精密度、基體干擾小，線性動態范圍廣、多元素同時測定等優勢，近年來成為各行業領域中測定重金屬的主要檢測手段[5～6]。

本文對土壤樣品中 As、Pb、Cr、Cu、Zn、Cd、Ni的可給態，采用酸提取進行前處理，ICP-OES法進行元素分析，通過標準樣品的測定比較和實際土壤樣品的加標回收率及精密度驗證了方法的可行性和準確性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

全譜直讀電感耦合等離子體發射光譜720-ES（美國Varian公司）；HOTBLOCK（萊伯泰科公司）；純水系統（美國MILLIPORE公司）。

100mg/L 的 As、 Pb、 Cr、 Cu、 Zn、 Cd、 Ni等多元素混合標準溶液（英國VHG公司）；鹽酸（ψ=37%，分析純，德國默克公司）、硝酸（ψ=37%，分析純，德國默克公司）；加拿大金屬可給態土壤標準物質（加拿大自然資源部）。

1.2 實驗方法

1.2.1 標準溶液的配制

移 取 10 ml、 5 ml、 1 ml 的 As、 Pb、 Cr、Cu、Zn、Cd、Ni混合標準溶液于100 ml容量瓶中，用5%稀硝酸稀釋至刻度，搖勻，配制成濃度為10mg/L、5mg/L、1mg/L的標準溶液。移取1 ml上述10mg/L標準溶液于100 ml容量瓶中，用5%稀硝酸稀釋至刻度，配成濃度分別為0.1mg/L的標準溶液。

1.2.2 土壤試樣分解方法

準確稱取（1.000±0.005）g土壤樣品于50ml聚丙烯管中，加入2 LHNO3，8mlHCl，再加入去離子水至30ml，加上表面皿，置于HOTBLOCK上，95℃恒溫加熱，當消解管內溶液少于15ml時，將其移出，冷卻至室溫，使用去離子水定容至50ml，混合均勻，靜置過夜待測。

1.2.3 ICP-OES工作參數

觀測方式:水平方向

RF功率:1.3 kW

等離子氣流量:18 L/min

冷卻氣流量:1.5 L/min

泵速:15 r/min

霧化室壓力:200 kPa

2 結果與討論

2.1 無機酸的選擇

為了保證樣品中重金屬的可給態溶解完全，又不會反應太過使晶格中的重金屬溶解，本方法采用混合酸提取，另外考慮到酸的加入會使溶液黏度和元素激發狀態改變，參考無機酸對ICPOES法造成的影響通常為H2SO4>H3PO4>HCl>HNO3[7]，所以本實驗采用HNO3-HCl體系。通過大量實驗證明，HNO3-HCl（1∶4） 消解液，利用HOTBLOCK并95℃恒溫加熱可以達到正確消解樣品的目的。

2.2 儀器參數的優化

儀器參數的優化，主要是對RF功率和等離子氣流量進行了優化。分析優化實驗的數據發現，RF功率1.3 kW，等離子氣流量18 L/min時，各元素的信背比數值最佳。

2.3 分析譜線的選擇與背景扣除

根據檢出限低、靈敏度高、共存元素譜線干擾少、光譜干擾程度低的原則選擇分析線進行分析并進行背景扣除，見表1。

表1 待測元素的分析線及背景扣除 nm

2.4 內標法對測定的校正

以Eu為內標元素（20mg/L） 能有效克服基體效應、接口效應的影響，提高檢測的準確度與精確度，結果見表2。在測定條件下連續測定樣品的試劑空白11次，以其結果的3倍標準偏差為所對應的濃度值為各元素的檢出限。

表2 內標法對檢測結果的校正及檢出限

2.5 方法的回收率及精密度

用該方法測定實際重金屬污染土壤，加標回收實驗結果見表3。

表3 加標回收率和精密度

2.6 標準土壤樣品的測定

為了檢查本方法對土壤樣品測定的可靠性和準確度，按照上述前處理方法和儀器分析方法測定已知各元素可給態含量的加拿大土壤標準物質STSD-1，計算回收率，同時計算其測定值的標準偏差，以考察其測定結果的精密度，其回收率為93.5%～102.8%，方法準確度可靠，RSD<3%，結果見表4。

3 結論

本方法采用硝酸-鹽酸 （1∶4，V/V） 混合體系加熱（95℃） 提取，ICP-OES同時測定土壤中7種重金屬的可給態，以加拿大重金屬可給態標準土壤驗證方法準確性，回收率達到93%～103%，精密度<3%；實際土壤樣品的加標回收率達到90.9%～106.3%，說明該方法的準確度和精密度真實可靠，是一種高效、先進的測定土壤中可給態金屬的方法。

表4 測定標準物質STSD-1結果

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[3]王莉，郭淑滿.某灌區土壤中重金屬鎘污染調查[J].環境監測管理與技術，2006，18（ 2）:19-21.

[4]王新偉，何江，李朝生.黃河包頭段沉積物中生物可給態重金屬分布研究[J].環境科學研究，2002，15（ 1）:20-23，30.

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

[6]謝華林.ICP-AES法測定大氣顆粒物中的金屬元素[J].環境化學，2002，21（ 1） :103-104.

[7]祁彪，丁玲玲，崔杰華，等.微波消解-ICP-AES法同時測定蛹草蟲中 8 種微量元素[J].食品科學，2009，30（ 24）:303-306.

Study on the Determination of Available Metals with Inductively Coup led Plasma Optical Emission Spectrometry

Yang Xupeng,Zhu Yingcun,Li Linlin
（School of Environmental Science and Engineering， Suzhou University of Science&Technology，Suzhou Jiangsu 215011， China）

The paper studied a method based on simultaneous determination of seven types of available metals(As,Pb,Cr,Cu,Zn,Cd,Ni)which were extracted with HNO3and HCl.The results showed available metals in the soil were extracted completely with mixed acid,internal standard method could improve the precision and accuracy of the analysis significantly.The recovery rates obtained by standard addition method were between 90.9%～106.3%,and RSD were lower than 3.0%likewise.It showed this was a fast and efficient method.

available metals； ICP-OES； extractingagent

X832

A

1008-813X（2012）01-0051-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.01.015

2011-11-28

楊旭鵬（1987-），男，江蘇鹽城人，蘇州科技學院環境工程專業在讀碩士研究生，主要研究環境監測。