ICP-OES內(nèi)標(biāo)法同時測定土壤中3種金屬元素含量可行性探析

趙靜雪，呂長霞，張二衛(wèi)，孫才明

摘 要：土壤基體成分復(fù)雜，測試過程干擾較大，為了減少樣品基體干擾，提高測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，以鈧為內(nèi)標(biāo)元素，以GSS-18、GSS-28和ESS-5標(biāo)準(zhǔn)土壤為試樣，用ICP-OES同時測定鉻、銅、鋅3種金屬元素含量，探討方法的可行性。結(jié)果表明，該方法簡單可靠、抗干擾、節(jié)約成本，適用于成分復(fù)雜樣品的批量分析測試。

關(guān)鍵詞：土壤;ICP-OES;內(nèi)標(biāo)元素;鈧;金屬含量

文章編號：1004-7026（2019）16-0030-02 ? ? ? ? 中國圖書分類號：O657.3 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

目前測定土壤重金屬普遍采用的是《土壤總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 491—2009）和《土壤質(zhì)量銅、鋅的測定火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17138—1997），這兩種方法都是原子吸收分光光度法。

原子吸收分光光度法復(fù)雜耗時，檢出限相對較低，且批量分析多種金屬元素含量效率較低，成本較高。先進(jìn)實驗室多采用《土壤和沉積物12種金屬元素的測定王水提取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法》（HJ 803—2016），ICP-MS測試靈敏度高，但運(yùn)行成本較高。

研究中采用ICP-OES內(nèi)標(biāo)法[1-2]，同時測定土壤和沉積物中鉻、銅、鋅的含量，以GSS-18、GSS-28和ESS-5標(biāo)準(zhǔn)土壤為實際樣品進(jìn)行分析，檢測實驗結(jié)果能否達(dá)到分析要求。該方法線性好、檢出限較高，適于批量分析，不僅克服了基體干擾，而且大大降低了檢測成本。

1 ?實驗部分

1.1 ?主要儀器及工作條件

PerkinElmer Avio 200 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（珀金埃爾默儀器有限公司），TOPEX微波消解儀（上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司）。根據(jù)儀器性能調(diào)至最佳狀態(tài)。

1.2 ?標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及試劑

多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 mg/L）、內(nèi)標(biāo)鈧標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 μg/mL），國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

試劑（硝酸、鹽酸、氫氟酸、高氯酸）：優(yōu)級純。

超純水：電阻率為18.0 MΩ·cm。

1.3 ?樣品前處理

稱取風(fēng)干樣品0.100 0～0.300 0 g于微波消解內(nèi)罐中，加入5 mL硝酸、2 mL鹽酸、2 mL氫氟酸，浸泡過夜。15 min升溫至190 ℃，保溫1 h進(jìn)行微波消解。消解結(jié)束后，趕酸，冷卻，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，同時在線加入內(nèi)標(biāo)或直接加入到試樣中。用超純水定容至刻度線，混勻，用0.45 μm水系濾頭過濾待測。同時做空白實驗。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 ?分析譜線的選用

選用軟件推薦波長作為元素的分析波長：鈧361.383 nm、鉻267.716 nm、銅327.393 nm、鋅213.857 nm。

2.2 ?校準(zhǔn)曲線及檢出限

在優(yōu)化后的實驗條件下，配置不同濃度的待測元素標(biāo)液，分別測定試劑空白11次，空白值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍，計算出方法檢出限。當(dāng)稱樣量為0.3 g，定容到25 mL時，測定結(jié)果見表1。

通過表1中可以看出，各待測元素的線性關(guān)系在0.999以上，鉻、銅、鋅檢出限分別為0.30 mg/kg、0.21 mg/kg、1.33 mg/kg，滿足實驗分析要求。

2.3 ?精密度

在優(yōu)化后的實驗條件下，分別吸取消解處理后的土壤標(biāo)樣（GSS-18），用ICP-OES測量其發(fā)光強(qiáng)度值，分別計算7次平行結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。精密度測定結(jié)果見表2。

從表2可以看出，標(biāo)準(zhǔn)土樣（GSS-18）中鉻、銅、鋅精密度分別為1.3%、1.5%、1.1%。《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測（GB/T 27404—2008）》要求的精密度為小于5.3%，因此該方法滿足實驗分析要求。

2.4 ?加標(biāo)回收率

在土壤標(biāo)樣（GSS-18）中，加入1倍、2倍、5倍待測元素濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個濃度點(diǎn)進(jìn)行3次重復(fù)試驗。

得出標(biāo)準(zhǔn)土樣（GSS-18）鉻的回收率為98.9%～103.0%，銅的回收率為103.7%～108.0%，鋅的回收率為97.8%～109.0%，標(biāo)準(zhǔn)要求的回收率范圍為90%～110%，因此滿足實驗分析要求。

2.5 ?內(nèi)標(biāo)法與外標(biāo)法的對比

在優(yōu)化好的實驗條件下，選擇內(nèi)標(biāo)法、外標(biāo)法，分別對土壤標(biāo)樣中鉻、銅、鋅進(jìn)行定量分析。

ICP-OES用外標(biāo)法測定土壤標(biāo)樣（GSS-28）中鋅含量偏高;土壤標(biāo)樣（GSS-18）中鉻、銅、鋅含量偏高，均不在質(zhì)控范圍內(nèi)。

ICP-OES用內(nèi)標(biāo)法測定土壤標(biāo)樣（GSS-18）中鉻、銅、鋅的含量均在質(zhì)控范圍內(nèi)。

因此，引入ICP-OES內(nèi)標(biāo)法同時測定土壤和沉積物中鉻、銅、鋅的含量滿足實驗分析需求。

3 ?結(jié)論

為克服土壤環(huán)境金屬元素測定時的基體干擾，應(yīng)用ICP-OES先進(jìn)儀器分析技術(shù)，在樣品中加入內(nèi)標(biāo)（濃度為1 μg/mL），以鈧為內(nèi)標(biāo)元素，對土壤標(biāo)樣（GSS-18）中鉻、銅、鋅進(jìn)行定量分析。

研究結(jié)果表明：以鈧（Sc）為內(nèi)標(biāo)元素的分析結(jié)果均在質(zhì)控范圍內(nèi)，準(zhǔn)確度明顯優(yōu)于外標(biāo)法，滿足實驗分析要求。該方法簡單可靠、抗干擾、節(jié)約成本，適用于成分復(fù)雜樣品的批量分析測試。

對GSS-18標(biāo)樣進(jìn)行分析，內(nèi)標(biāo)回收率為98.6%～102.8%，元素加標(biāo)回收率97.8%～109.0%，鉻、銅、鋅檢出限分別為0.30 mg/kg、0.21 mg/kg、1.33 mg/kg，精密度分別為1.3%、1.5%、1.1%，滿足實驗標(biāo)準(zhǔn)分析要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉孟剛.ICP-AES內(nèi)標(biāo)法測定合金中常量成分[J].宇航材料工藝，2001，31（3）：57-59.

[2]Duyck， Christiane， Miekeley. Trace element determination in crude oil and its fractions by inductively coupled plasma mass spectrometry using ultrasonic nebulization of toluene solutions[J].Spectrochimica Acta. Part B：Atomic Spectroscopy，2002，57（12）：1979.