微波消解—ICP—MS法測定土壤中的鉻、鎳、銅、鋅、鎘、鉛

宋磊

摘 要：本實驗采用微波消解法，利用濃鹽酸、濃硝酸、氫氟酸、過氧化氫4種試劑進行消解，電熱板進行趕酸，用ICP-MS測定樣品溶液中總鉻、總鎳、總銅、總鋅、總鎘、總鉛的含量。空白樣品濃度低于方法檢出限，RSD<1%，RE<3%，加標回收率在94.0%～106%之間。該方法操作簡單、安全，重現性和穩定性好，準確度高，可同時測定土壤中多種重金屬含量。

關鍵詞：微波消解-ICP-MS法 趕酸 重金屬

中圖分類號：TH843 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（a）-0097-02

在環境監測工作中，快速準確測定土壤中的重金屬含量是一項十分重要的任務，其中最為關鍵、最為重要、難度最大的環節是消解過程。常見的消解方法有電熱板消解法、微波消解法、全自動消解法等，不同的消解方法對土壤中重金屬含量的測定影響很大。電熱板消解法耗時長、重現性差、酸用量大、消解過程不易掌控，對實驗操作人員的要求高、傷害大；微波消解法樣品用量小、酸用量小、操作簡便，目標分析物損失小；全自動消解法自動化高、危險性小、立體加熱均勻、一次性處理樣品量大[1-3]。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

7700e型電感耦合等離子體質譜儀（美國Agilent公司），MDS-6G型微波消解儀，DT24-20F型電熱板，AL204萬分之一電子分析天平。濃鹽酸、濃硝酸、氫氟酸、過氧化氫均為優級純；實驗用水為超純水；金屬標準儲備液、內標液、調諧液均由美國Agilent公司提供，批號分別為G8500-6940、G5188-6525、G5188-6564；氬氣純度為99.999%；土壤為國家標準樣品GSS-25。

1.2 前處理過程

取0.1g（準確至0.0001g）土樣，置于消解罐中，加入1mL濃鹽酸、4mL濃硝酸、1mL氫氟酸、1mL過氧化氫，將其放入微波消解裝置設定程序，使樣品升高到130℃，保持10min；升高到150℃，保持5min；升高到180℃，保持10min；升高到190℃，保持15min。消解完成后冷卻至室溫，于電熱板上150℃敞口趕酸至近干，用超純水定容至50.0mL。

1.3 測定

按照1.2的消解方法消解標準樣品GSS-25，做6個平行土樣，3個全程序空白。用ICP-MS直接測定Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb，內標法定量。內標液為含Bi、Ge、In、Lu、Rh、Sc、Tb各1mg/L的混合標準溶液，調諧液為含Ce、Co、Li、Tl、Y各1μg/L的混合標準溶液，標準曲線濃度系列為0、10、20、50、100、200μg/L。

2 結果與討論

2.1 干擾及消除

質譜型干擾主要包括氧化物和雙電荷干擾、多原子離子重疊干擾、同量異位素重疊干擾。通過調節儀器參數降低氧化物和雙電荷干擾；利用校正方程、儀器優化、碰撞反應池技術降低多原子離子重疊干擾；使用校正方程、在分析前對樣品進行化學分離消解降低同量異位素重疊干擾。

非質譜型干擾程度與樣品基體性質有關，主要分為空間電荷效應干擾、基體抑制干擾、物理效應干擾，可通過優化儀器條件、內標法進行消除。

2.2 標準曲線

鉻、鎳、銅、鋅、鎘、鉛工作曲線的曲線方程分別為y=4.691E4x+1.319E3、y=1.974E4x+6.634E2、y=5.325E4x+3.230E4、y=9.710E4x+3.426E4、y=1.292E4x+1.089E2、y=1.079E5x+2.379E4，線性相關系數分別為1.0000、1.0000、1.0000、0.9995、1.0000、1.0000。

所有曲線的相關系數均大于0.9990，滿足分析要求。

2.3 空白試樣

取3個試劑空白和3個全程序空白，分別重復測量3次，所有測量值均低于方法檢出限，滿足分析要求。

2.4 精密度及準確度

取6個待測樣品，分別測定3次，取平均值，計算樣品中重金屬含量。Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的標準值范圍（mg/kg）分別為66±4、30±1、23.6±1.0、66±2、0.175±0.010、22±1。Cr的測定值（mg/kg）分別為64.8、64.1、64.3、65.1、64.3、65.1，均值（mg/kg）為64.6；Ni的測定值（mg/kg）分別為30.0、29.5、30.0、30.0、29.9、30.1，均值（mg/kg）為29.9；Cu的測定值（mg/kg）分別為23.9、24.0、23.9、23.8、23.8、23.5，均值（mg/kg）為23.8；Zn的測定值（mg/kg）分別為65.5、65.2、65.0、64.8、65.1、65.2，均值（mg/kg）為65.1；Cd的測定值（mg/kg）分別為0.178、0.176、0.179、0.178、0.178、0.179，均值（mg/kg）為0.178；Pb的測定值（mg/kg）分別為22.3、22.2、22.6、22.5、22.3、22.2，均值（mg/kg）為22.4。Cr的精密度RSD為0.7%，準確度RE為2.1%；Ni的精密度RSD為0.7%，準確度RE為0.3%；Cu的精密度RSD為0.7%，準確度RE為0.8%；Zn的精密度RSD為0.4%，準確度RE為1.4%；Cd的精密度RSD為0.6%，準確度RE為1.7%；Pb的精密度RSD為0.7%，準確度RE為1.8%。

結果表明，RSD〈1%，RE〈3%，方法的精密度和準確度滿足分析要求。

2.5 加標回收率

取兩份標準土樣GBW 07454（GSS-25），質量均為0.1g。向其中一份土樣中加入1mL濃度為1mg/L的金屬標準溶液，另一份不加。以相同的條件消解兩份土樣，用ICP-MS進行測定。未加標的土樣Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb含量（μg）分別為6.46、2.99、2.38、6.51、0.0178、2.24，加標的土樣Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb含量（μg）分別為7.41、4.02、3.34、7.57、1.0172、3.18。經計算，土樣中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的加標回收率分別為95.0%、103%、96.0%、106%、99.9%、94.0%。

結果表明：加標回收率在94.0%～106%之間，滿足分析要求。

3 結語

本實驗采用微波消解法，利用濃鹽酸、濃硝酸、氫氟酸、過氧化氫4種試劑進行消解，電熱板進行趕酸，用ICP-MS測定樣品溶液中總鉻、總鎳、總銅、總鋅、總鎘、總鉛的含量。通過空白值、精密度、準確度、加標回收實驗驗證，本實驗方法具有空白值低、精密度高、準確性好、回收率高、可同時檢測多種重金屬的優點。

參考文獻

[1] 王媛媛，陸新燕，王楠，等.微波消解和ASD消解ICP-MS測定土壤中重金屬元素的比較[J].環境監控與預警，2015，7（5）：25-27.

[2] 蘇淑壇，李天寶，易碧華，等.微波消解-ICP-AES法測定土壤中鉛、砷、鉻、鎘和汞[J].福建分析測試，2013，22（5）：45-48.

[3] 龍加洪，譚菊，吳銀菊，等.土壤重金屬含量測定不同消解方法比較研究[J].中國環境監測，2013，29（1）：123-126.