電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤中重金屬元素

■李賽峰

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0三隊　湖南　常德　415000）

電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤中重金屬元素

■李賽峰

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0三隊湖南常德415000）

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，工業(yè)污染物逐漸滲入土壤中，致使土壤中的重金屬日已增多，嚴(yán)重影響了人們的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活，為此需要對土壤中的重金屬含量進(jìn)行檢測。本文采用過氧化氫和硝酸對土壤樣品進(jìn)行實(shí)驗前前處理，并對樣品用電感耦合等離子體質(zhì)譜質(zhì)譜儀進(jìn)行測定，測定的元素為國家標(biāo)準(zhǔn)土壤物質(zhì)中的Cd、Pb、Ni、Cu、Zn、Cr等重金屬元素，測定值與參考值基本一致,為土壤中的重金屬含量測定提供了可靠的分析方法。

微波消解土壤重金屬電感耦合等離子體質(zhì)譜法

本文采用混酸溶樣進(jìn)行微波消解，建立電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定土壤樣品中鎘、鉛、鎳、銅、鋅、鉻含量的方法，采用內(nèi)標(biāo)法校正基體效應(yīng)以及儀器信號漂移對測定結(jié)果的影響，從而縮短了分析流程，消除了質(zhì)譜干擾，最后實(shí)現(xiàn)了定量分析。

1　土壤測定實(shí)驗

1.1實(shí)驗準(zhǔn)備工作

ELAN9000電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、微波消解儀、Milli-Q超純水機(jī)；電子分析天平、尼龍篩和常用玻璃器皿等。玻璃器皿用濃度為5%HNO3溶液浸泡24h以上，依次用蒸餾水、純水沖洗，涼干后使用。

1.2采用試劑

Cd、Pb、Ni、Cu、Zn、Cr單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，硝酸（分析純）、過氧化氫；Cd、Pb、Ni、Cu、Zn、Cr混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液10μg/mLSe、Ge、Bi、In、Rh混合內(nèi)標(biāo)儲備液 100μg/mL、國家一級標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)土壤：GBW07427、高純水。

2　實(shí)驗方法

2.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

配制Cd、Pb、Ni、Cu、Zn、Cr混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別為0、5、10、20、50、100μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列，用5%的HNO3稀釋。配制Se、Ge、Bi、In、Rh混合內(nèi)標(biāo)溶液1.0μg/mL。

2.2樣品的預(yù)處理

為避免土壤樣品發(fā)霉和變質(zhì)，先將樣品置于陰涼地方自然風(fēng)干，再除去動植物根系殘體及其他雜質(zhì)等異物。研磨后，依次通過0.150mm的尼龍篩后，混勻后置于廣口瓶中備用。

2.3樣品的消解

準(zhǔn)確稱取0.2000g土壤樣品置于微波消解系統(tǒng)的消化罐中，加少量超純水，然后分別加入5mL35%HNO3和2mL30%H2O2于微波消解器中，輕微搖勻后將其密閉后用微波消解方法進(jìn)行消解處理，消解完畢待冷卻后將消解液全部轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，用超純水定容至標(biāo)線，靜置過夜，澄清后取上清液備測定。同時做空白試驗。

3　結(jié)果與討論

3.1基體干擾酸的選定

用標(biāo)準(zhǔn)GB/T17135～17141-1997對土壤進(jìn)行前處理時，比較復(fù)雜繁瑣，用過多的鹽酸、硫酸、高氯酸、氫氟酸對引入的基體干擾，硫酸的粘滯性影響霧化效果，氫氟酸對儀器的石英霧化器和石英炬管也有一定的腐蝕，并且高氯酸分解產(chǎn)生的壓力對密閉的罐可能會造成安全隱患。因為硝酸可以將樣品中的痕量元素釋放出來，形成易溶解的硝酸鹽，H2O2可以降解有機(jī)物，兩者混合其氧化能力將大大的提高，完全破壞有機(jī)物，使樣品徹底消解，所以采用HNO3-H2O2混合酸較為合適。

3.2同位素的選擇與質(zhì)譜干擾

雖然ICP-MS有較好的選擇性，但是由于土壤樣品組分復(fù)雜，在測定過程中存在較為嚴(yán)重的質(zhì)譜干擾，受到了一些同質(zhì)異位素的重疊干擾、氧化物離子干擾以及雙電荷離子等一些干擾。所以為了減少質(zhì)譜干擾，在研究有基體元素形成的多原子的離子時，選擇不易受干擾的同位素進(jìn)行定量。

3.3基體效應(yīng)及其校正

電感耦合等離子體質(zhì)譜分析中，樣品溶液中元素間的含量差異會引起對待測元素信號會造成影響，主要表現(xiàn)為對待測元素信號的抑制或增強(qiáng)。除了元素之間的干擾，由于儀器漂移、基體效應(yīng)等對測試結(jié)果有一定的影響。基體效應(yīng)通常基體效應(yīng)會對待測的元素產(chǎn)生抑制作用，盡管基體效應(yīng)很難被測量和定量化，而使用內(nèi)標(biāo)法作定量分析，可有效監(jiān)控和校正分析信號的短期和長期漂移，對基體組成體表面張力具有補(bǔ)償作用，可以用于校正測定過程中儀器本身的波動和漂移，從而提高測定精密度。

3.4準(zhǔn)確性實(shí)驗

為了驗證微波消解方法及ICP-MS測定方法的可靠性及準(zhǔn)確性，在選定的實(shí)驗條件下，分別對土壤樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗分析測定，結(jié)果表明回收率為90.8%～102.0%。對土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值基本吻合,方法的RSD在0.94～4.63%。從測得的結(jié)果來看都有較高的準(zhǔn)確性，結(jié)果令人滿意。

本文選擇采用微波消解的樣品前處理方法，結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)，建立了土壤中多種重金屬元素的同時測定方法，對樣品的前處理和測試過程中的質(zhì)譜干擾進(jìn)行了分析和校正，通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和回收率試驗的驗證，得出該方法的檢出限為0.020～0.180μg/L，加標(biāo)回收率是90.8%～102.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差是2.2%～3.5%，方法的RSD在0.94%～4.63%，均滿足多目標(biāo)地球化學(xué)調(diào)查樣品化學(xué)成分分析對測試質(zhì)量控制的要求。并對某地區(qū)不同采樣點(diǎn)采取的五組土壤試樣進(jìn)行測定，其6種重金屬含量未發(fā)現(xiàn)異常。結(jié)果表明，利用微波輻射引起的內(nèi)加熱和吸收作用及所達(dá)到的較高溫度和壓力使消解速度加快，減少了樣品的污染和易揮發(fā)元素的損失，使消解更加徹底，方法具有準(zhǔn)確、操作簡便快速、用酸量少、檢出限低、線性范圍寬、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于土壤中多種重金屬元素同時測定。

ICP-MS廣泛應(yīng)用于水、環(huán)境、食品、半導(dǎo)體、化學(xué)化工、地質(zhì)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、土壤等科學(xué)領(lǐng)域中的痕量元素進(jìn)行高靈敏多元素的快速測定。另外由于樣品成分較復(fù)雜，因此消除ICP-MS測定中出現(xiàn)的質(zhì)譜干擾及非質(zhì)譜干擾，成為這種測試方法的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

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P5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-143-1

李賽峰，大學(xué)本科，地質(zhì)實(shí)驗測試工程師。