ICP-AES法測定土壤中鎘元素的干擾分析

何炎嬌

（江西省地質礦產勘查開發局贛西北大隊，江西 九江 332000）

電感耦合等離子體原子發射光譜儀法，簡稱ICP-AES法，是一種大型精密的無機分析類儀器，主要應用于無機元素的定性及定量分析。是測量土壤、水體中微量元素含量的一把利器，不僅廣泛應用于環保領域，更在稀土分析、合金制作、石油換工領域大放異彩。總而言之，在目前的科學水平上，它站在光學分析科技的前端。

1 利用ICP-AES法測定土壤中鎘元素的原理

1.1 ICP-AES法的技術優勢

相較于其他光學分析器，電感耦合等離子體原子發射光譜儀的分析速度更快，能夠一次性讀出多種被測量元素的特殊光譜，首先，平均三分鐘記錄五個元素，并且能夠一次性記錄多組數據。其次，電感耦合等離子體原子發射光譜儀的分析靈敏度更高，能夠檢測到ng/ml級。最后，電感耦合等離子體原子發射光譜儀可采用Windows系統操作界面，并且有中文軟件，操作相較于其他同類型儀器要方便的多。

1.2 土壤中鎘元素過量的危害分析

鎘是一種人體非必要元素，在自然界中的含量一般很低，但是由于工業的發展尤其是重工業的發展使鎘元素逐漸被提煉出來，并且隨著污染物的排放，含有鎘元素的各類物質逐漸進入工廠周圍的土壤、水流、空氣。尤其是土壤中的鎘元素對人體的危害最大，鎘元素會在植物吸收土壤養分的同時進入植物體內，通過食物鏈進入人體引起肝、脾、腎臟的慢性中毒，嚴重者會造成骨質疏松、萎縮、變形，嚴重降低大眾的幸福指數。

1.3 利用ICP-AES法測定土壤中鎘元素的技術原理

利用ICP-AES法測定土壤中鎘元素必須在正規合格的實驗室內進行，參與實驗的人員必須經過嚴格的技術篩查，確保最終的實驗結果真實可靠。首先需要制備樣品試液，要求時間、計量、溫度等物理因素都要精確把握，每次實驗都要制備至少兩個樣液；第二，要校準曲線[1]，在儀器穩定30min～40min之后繪制曲線；第三，要細致記錄各種數據，如鎘元素的線性、靈敏度、檢出限以及ICP-AES的工作條件；最后，對數據進行分析論證、數據對照，得出最終該片土壤的鎘元素濃度、分布范圍、危害程度等。

2 ICP-AES法測定土壤中鎘元素的干擾分析

2.1 受砷元素干擾的分析

近幾年來，測定土壤中鎘元素的最受歡迎的方法就是ICP-AES法，也就是利用電感耦合等離子體原子發射光譜儀來測定樣品中的金屬含量及種類，通過大數據分析得出土壤中鎘元素的具體存在狀態。但就最新研究來看，該方法存在一定的干擾因素，其中最主要的干擾因素就是砷元素。

砷元素廣泛的存在于自然界中，有灰、黃、黑褐三種同素異形體，具有金屬性，在電感耦合等離子體原子發射光譜儀中的狀態與鎘元素相近。單純用一種機器測評，很容易會混淆砷和鎘。除此之外，砷及其化合物也是廣泛應用與工業領域，排放到周圍空氣、土壤、水體中的數量不亞于鎘及其化合物；其次，砷還常常作為雜質存在于化肥原料、工業廢渣中。因此，在含鎘元素的土壤中基本都存在砷元素，所以說：砷元素是干擾電感耦合等離子體原子發射光譜儀測定土壤中鎘元素的最主要因素之一。

在證明砷元素是ICP-AES法測定土壤中鎘元素的干擾因素實驗中，首先制備一定量的鎘標準溶液和一定量的砷標準溶液，使鎘溶液的濃度固定在0.050μg/ml，而砷溶液的濃度分別制成鎘元素濃度的0倍、1倍、2倍、5倍、10倍、50倍、100倍，然后分別對兩類溶液進行電感耦合等離子體原子發射光譜儀測量，進而繪制出各自的峰圖。在砷濃度到達鎘濃度50倍的峰圖中[2]，能夠看出其峰值高于鎘的峰值；在砷濃度到達鎘濃度100倍的峰圖中，只能看到砷元素的峰，而鎘元素的峰圖被完全包含在其中。

通過該組經典的實驗數據，我們可以猜測：在用電感耦合等離子體原子發射光譜儀測定土壤中鎘元素時，砷元素的濃度對鎘元素的濃度測定結果有著正向影響。在砷元素的干擾下，土壤中鎘元素的濃度會比真實值要高，并且隨著砷元素濃度的升高，對土壤中鎘元素測定的干擾程度越高。

2.2 受基礎設備的限制

利用ICP-AES法測定土壤中鎘元素，需要精密的儀器、標準的實驗室、專業的管理制度，因此對基礎設施的要求極高。首先，要有精密的電感耦合等離子體原子發射光譜儀，并且完成土壤中鎘元素的測定不能只靠這一類設備，需要其他各類設備的相互配合，如穩定的供電設備，與之相連的計算機設備等，其中任何一套設備出現小失誤，都會影響到最終的測定結果；其次，要建立一座合格的實驗室需要一個安靜整潔的固定場地，實驗基地的通風性、溫度、濕度都要在合理的范圍內，否則也會對面造成實驗結果的偏差。

2.3 受工作人員技術水平的限制

利用ICP-AES法測定土壤中鎘元素，是一項非常需要專業知識的工作。在測定過程中，需要配置分毫不差的溶液，需要使用專業化程度極高的儀器，需要將實驗數據與計算機系統相結合，需要對最終結果進行細致的人工分析。雖然人工智能等高新技術十分便利，但在科研領域，很大一部分的工作仍需要人工介入，才能保證實驗順利進行。而這其中，一旦有人員馬虎大意，出現操作意外，又或者讓技術知識不合格的人員強行參與[3]，那對實驗會造成毀滅性的打擊，實驗結果也會收到干擾。

2.4 受取樣環境的影響

現場取樣是ICP-AES法測定土壤中鎘元素不可缺少的環節，但是現場對土壤進行取樣也存在諸多干擾因素。首先，要確定取樣土壤是否具有代表性。鎘元素在土壤中并不是均勻分布的，因此，在取樣時要根據前期偵查，廣泛取樣；其次，實驗基地與取樣地之間的地理距離有時會相距很遠。因此，取樣一定要快速，確保土壤到達實驗室后，其濕度、溫度等與取樣地偏差不大，從而減小誤差。

3 總結

土壤中的鎘元素作為一類重金屬元素，能夠沿著食物鏈最終進入人體，造成器官的衰竭，直接威脅到百姓健康。因此，必須要充分利用電感耦合等離子體原子發射光譜儀，準確測定土壤中的鎘元素。就目前的研究來看，ICP-AES法測定土壤中鎘元素存在部分干擾因素。但只要不斷研究，不斷改進測量方法，不斷加強科研人員素質建設，不斷進行升級機械設備，就一定會戰勝各種干擾因素，使ICP-AES法測定土壤中鎘元素更精確、更完善。