微波消解ICP—MS法同時測定土壤中的九種元素的探討

汪小紅 葉有標 葛小紅 吳小珍

摘要：利用微波消解ICP-MS法同時測定土壤中9種元素。前處理采用硝酸-鹽酸—氫氟酸-高氯酸順序處理消解與定容。ICP-MS儀器穩定后，設置所需工作參數，采用內標（Sc、Tl、Ge、Bi、In、Rh）進行校正，元素檢出限量為0.05～0.15μg/L，測試結果與來自國家土壤標準物質中心的標物比對，測定值與標準值或參考值基本一致，符合目前對土壤檢測精度要求。該方法快速、簡便、準確，適于土壤中多種微量元素的同時測定。

關鍵詞： 微波消解 ；ICP-MS；元素

0 引言

工業廢棄物無序排放及不合格農業投入品使用等多因素的綜合影響，導致部分土壤中某些有害的元素增加，部分被植物所吸收，人們食用吸收富集該元素的植物，影響人們的身體健康。對土壤進行監測，能夠及時了解相關信息，對此能得到有效控制。目前土壤重金屬測試主要采用UV、原子吸收光譜儀等設備，每個元素進行前處理，同樣測試九種元素，試劑用量是微波消解ICP-MS法4倍以上，檢測效率低。而微波消解ICP-MS法測試僅一次前處理，大大降低試劑用量，節省試劑成本，同時減少檢驗廢棄物排放，并且ICP-MS法能同時測定9種元素，能夠極大提高工作效率，測試結果與國家土壤標準物質進行比較，測定值與標準值或參考值基本一致，該方法快速、簡便、準確，適于土壤中多種微量元素的測定。

1 實驗過程

1.1 采用的設備與試劑

1.1.1 檢測主要設備

ICP-MS（安捷倫公司）；CEM MARS6微波消解儀；上海博通20位智能控溫電加熱器；瑪瑙，土壤研磨儀

1.1.2 檢測采用試劑與標準品

賽默質譜級硝酸，其他試劑為實驗用的各種常規試劑均為優級純，水為超純水（電阻率≥18.2MQcm/25℃）實驗室自身提供；Cr、Cu、Mn、Pb、Cd、Ni、Zn、p、K等混合標準儲備溶液，與Sc、Ge、Bi、In、Rh混合內標儲備溶液均來自國家標準物質中心。

1.2 各種標準溶液和內標溶液的稀釋與配制

1.2.1 標準儲備溶液稀釋與配制

采用硝酸（2%）作為稀釋液，配制Cr、Cu、Mn、Cd.Pb、Ni、Zn、P、K等標液，含量分別為0～5μg/L10種的系列梯度，用硝酸（2%）稀釋至刻度。用硝酸（2%）配置內標溶液Sc、Ge、Bi、In、Rh，混合內標儲備溶液濃度為100μg/ml，定容于100ml容量瓶中，用硝酸（2%）溶液定容至刻度，搖勻備用，分別稀釋成濃度為0.5、1μg/L標準溶液。

1.3 土壤試樣制備

1.3.1按照土壤樣本方法進行處理

測試樣品分攤與托盤。厚度2～3厘米，置于陰涼處自然陰干，制樣過程中挑選出雜物，陰干后研磨混勻，先過80目篩，后120目篩，樣本分裝在廣口瓶中保存備用。

1.3.2 測試液體的制備

準確稱取樣品0.5～1.0克（精確0.1毫克）于微波消解罐中加入5.0ml硝酸（優級純）、2.0ml鹽酸（優級純）浸泡過夜，再加2.0ml氫氟酸（優級純），按微波消解程序上機消解后，再加1.5ml高氯酸（優級純）蒸發至近干。用陪制（2%）硝酸定容于25ml或50ml容量瓶中。各種試劑及壤標準物按照同步驟進行。

1.4.儀器工作參數設定與測定

1.4.1 主要工作參數

等離子體氣體、輔助氣體、補償氣體、載氣流量分別為：16、1.0、1.0、1.0L/min。

1.4.2、曲線繪制

在同樣的工作參數條件下，按照相同操作對標準溶液、樣品及空白溶液測定，依據儀器測定數據進行曲線繪制。標準物質曲線、樣品、空白溶液均進行雙平行測試。

2 結果與探討

2.1 工作參數

在考慮入射功率相對穩定前提下，對離子體氣體、輔助氣體、補償氣體、載氣流量等主要儀器工作參數進行篩選，本實驗采取了16、1.0、1.0、1.0L/min；10、2.0、2.0、2.0L/min；10、1.0、1.0、1.0L/min；等幾種模式，采用前述1.4.1模式工作參數對儀器進行調諧，測試結果標明在此工作參數條件下靈敏度和穩定性達到最佳要求。對同時在線方式加入的內標和空白，其結果進行比較，結果表明在此工作模式下能有效減少基體抑制效應。

2.2 實驗方法

實驗采用先加氫氟酸趕盡后再加高氯酸，減少腐蝕.采用本方法不需對每個元素進行前處理，試劑用量較原方法節省4倍以上，同時減少檢驗廢棄物排放。本方法測試僅一次前處理，能同時測定9種元素，能夠極大提高工作效率，測試結果與國家土壤標準物質進行比較，測定值與標準值或參考值基本一致，測試結果質量得到保證。

2.3 各種元素的工作曲線及檢出限

設定標準曲線線性相關系數為r，各元素質量數查自元素周期表。元素檢出限按照10次全程序空白溶液的標準偏差的3倍進行計算，見表1。

3 結束語

本方法依據電感耦合等離子體質譜技術，按照實驗室自身的機、環、料等因素，設定了設備的工作參數，并對測試樣本前處理進行優化，與采用UV、原子吸收光譜儀等設備測試重金屬方法比較，具有試劑使用量相對少，檢測工作效率高，方法檢出限低、檢驗廢棄物相對少等優點。該方法不足之處在于前期開發該方法工作量大，不同實驗室在使用該方法時，需要考慮儀器、環境、試劑等因素，對幾項要素進行綜合測試評定，選擇符合本身需要的測試工作參數及檢出限。

參考文獻

1、袁挺俠.電感耦合等離子體原子發射光譜法測定水中鋇、鈹、硼、釩、鈷、鈦、鉬7種微量元素.中國環境監測，201l，27（1）

2、雷美康。火焰原子吸收光譜法同時測定鉛筆中可溶性鉛、鎘、鉻。理化檢驗 2010第46卷