工作曲線法ICP-OES 測(cè)定土壤中重金屬

張啟輝 夏婷

（馬鞍山市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 安徽馬鞍山 243000）

土壤是植物生長的基地，是人類和其他動(dòng)物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到人類的生產(chǎn)、生活和發(fā)展。但近年來工業(yè)的發(fā)展、農(nóng)業(yè)和化肥的不合理施用以及污水灌溉等，致使土壤重金屬污染現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，土壤質(zhì)量下降，不利于作物的生長，且重金屬在植物中的大量積累會(huì)通過食物鏈進(jìn)入人體，危及人類健康[1]。因此對(duì)土壤中重金屬的檢測(cè)是必不可少的。

近年來環(huán)保部每年都針對(duì)土壤進(jìn)行專項(xiàng)調(diào)查，其所需分析的重金屬元素很多適合電感耦合等離子體發(fā)射光譜法檢測(cè)。其具有多元素同時(shí)測(cè)定的能力，大多數(shù)元素都有良好的檢出限。本實(shí)驗(yàn)采用HNO3-HF-HClO4全自動(dòng)石墨消解儀消解土壤樣品，電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）工作曲線法同時(shí)測(cè)定土壤中銅、鉛、鋅、鉻、鎳、錳，旨在為今后更準(zhǔn)確、快速測(cè)定土壤中重金屬含量提供有效的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

Optima8000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，載氣：氬氣（純度不低于99.99%）；DEENAⅡ全自動(dòng)石墨消解儀；電子天平（萬分之一）。

1.1.2 試劑

實(shí)驗(yàn)用水為超純水；硝酸、氫氟酸、高氯酸為優(yōu)級(jí)純；土壤標(biāo)準(zhǔn) 樣 品 ： 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 物 質(zhì) GSS-3、GSS-4、GSS-5、GSS-8、GSS-2、GSS-13、GSS-25，地礦部物化探所測(cè)試所。

1.2 樣品前處理

全自動(dòng)石墨消解儀HNO3-HF-HClO4消解法：稱取0.2 g左右烘干好的土壤樣品，每個(gè)土壤質(zhì)量盡量相同（±0.0010g以內(nèi)），置于50mL聚四氟乙烯消解管中，加少量水潤濕，放入儀器樣品位中。準(zhǔn)備好消解所需要酸和水，設(shè)定好儀器消解方法。按以下步驟消解：加入8mL硝酸，消解管升起50%的高度以50%的最大震蕩速度震蕩10 s，130℃加熱60min，加入5mL氫氟酸，150℃加熱60min，震蕩20 s，加入3mL高氯酸，震蕩 20 s，160℃加熱60 min，震蕩 20 s，170 ℃加熱 60min，震蕩 20 s，170 ℃加熱 30min，停止加熱，冷卻 1min，加入 8mL水，振蕩 60 s，冷卻 20min，用水定容到50mL。同時(shí)制備全程序空白溶液。消解結(jié)束后，消解管加蓋、搖勻、靜置。

工作曲線的所用的標(biāo)準(zhǔn)土和樣品土條件完全一樣，一同消解。儀器工作結(jié)束后，消解管加蓋后搖勻放置，取上清液測(cè)定。用水代替試樣，采用和樣品相同的步驟和試劑，制備全程序空白溶液。

1.3 儀器部分

經(jīng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化Optima8000測(cè)定的條件參數(shù)見表1。相對(duì)而言，軸向觀測(cè)ICP光源的基體效應(yīng)要嚴(yán)重些，所以選用徑向觀測(cè)。

表1 Optima 8000測(cè)定的條件參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 石墨消解程序優(yōu)化

經(jīng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的石墨消解工作程序，在消解過程中應(yīng)震蕩幾次，使土壤消解完全。趕酸的時(shí)間因?yàn)榄h(huán)境溫度的影響有所不同，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。溶液在剩1mL～2mL時(shí)停止加熱，不能蒸干，防止生成鉻酰氯[2]揮發(fā)，造成鉻的損失。

2.2 工作曲線的測(cè)定

土壤樣品中存在大量鐵、鋁等元素，這些基體物質(zhì)的存在，影響分析譜線強(qiáng)度，濃度達(dá)到幾mg/mL時(shí)，則不能對(duì)基體效應(yīng)置之不顧。本實(shí)驗(yàn)使用土壤標(biāo)準(zhǔn)樣作為工作液，使得標(biāo)準(zhǔn)曲線中基體與樣品中相一致，以消除基體干擾。

取四種不同的消解好土壤標(biāo)準(zhǔn)樣作為工作液，將其標(biāo)準(zhǔn)值作為標(biāo)準(zhǔn)曲線值，全程序空白作為零點(diǎn)。結(jié)果見表2，相關(guān)系數(shù)r均大于0.995。

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3 準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)

用全自動(dòng)石墨消解法分別消解土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GSS-1、GSS-13、GSS-25各6次，結(jié)果見表3。土壤標(biāo)樣測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)值不確定度內(nèi)，RSD<3.2%。說明該方法準(zhǔn)確度和精密度較好，滿足測(cè)試要求。

表3 準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)

3 結(jié)語

全自動(dòng)石墨消解法的多個(gè)步驟如試劑添加、加熱消解、震蕩、程序升降溫、最終定容等復(fù)雜的操作過程由儀器完成，不但避免操作者在實(shí)驗(yàn)中的暴露傷害，并且節(jié)省勞動(dòng)力，提高分析工作效率；儀器通過石墨體加熱，樣品整體受熱消解，消解液體積、消解溫度、時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件準(zhǔn)確控制，受環(huán)境和分析人員水平干擾小，顯著提高樣品的一致性、重復(fù)性，保證測(cè)定結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。尤其在樣品量大的時(shí)候，更能體現(xiàn)出很大優(yōu)勢(shì)。

采用標(biāo)準(zhǔn)土消解溶液作為工作曲線，可使工作曲線和樣品中的基質(zhì)相一致，能夠很好的消除或抑制基體效應(yīng)。并用徑向觀測(cè)可使基體效應(yīng)干擾降低到最小的程度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，工作曲線法，測(cè)定土壤結(jié)果準(zhǔn)確度和精密度高，該研究方法自動(dòng)化程度高，操作簡便、高效、準(zhǔn)確、受人員和樣品基體干擾少，為測(cè)定土壤中重金屬提供了更有效的途徑。

[1]文生倉,王廷花,馬偉.ICP法測(cè)定土壤中銅、鉛、鋅、鎘、鉻、錳、鎳的不同消解方法的比較研究.環(huán)境監(jiān)測(cè)科技新進(jìn)展——第十次全國環(huán)境監(jiān)測(cè)學(xué)術(shù)論文集[G].環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)方法:167-169.

[2]方艷玲,方艷敏,張波.高氯酸在消解樣品中的應(yīng)用[J].中國熱帶醫(yī)學(xué),2005,5(9):1913+1918.