基于lCP-MS法測定土壤中金屬元素分析

李勝軍，李俏麗

（甘肅省有色地質勘查局天水礦產勘查院測試中心，甘肅 天水 741020）

所謂的ICP-MS法主要就是以電感耦合等離子體當作離子源，通過質譜實施檢測的無機多元素分析技術。通過應用可知，ICP-MS法在土壤中金屬元素分析中效果較好，具有一定的優勢，得到了相應技術人員的關注。采用ICP-MS法在測定土壤中金屬元素時，為了能夠確保良好的實驗質量一定要做好充分準備，選用合適的實驗條件和方法，嚴格遵照標準規范進行操作，確保其有效性[1]。

1 ICP-MS法測定土壤金屬元素原理介紹

土壤污染治理已經成為了管理部門和民眾都關注的焦點問題，特別是對于土壤中的有色金屬元素更是要進行集中處理。主要是因為礦物質內部存在不同類型的礦物品種，不但要對其進行物理性分析，同時也要實施化學結構以及成分分析，從而能夠獲取更好的經濟效益。

ICP-MS法的基本原理為：樣品采用水溶液的氣溶膠形式進入到氬氣流當中，之后進入到由射頻能量激發的、處于大氣壓下的氬等離子體中心區；通過等離子的高溫作用使得樣品去溶劑化、汽化解離以及電離；部分等離子體經過不同的壓力區進入真空系統，在真空系統內部正離子被拉出并按其質荷比分離；檢測器將離子轉化為電子脈沖，之后由積分測量線路計數；電子脈沖的大小和樣品中分析離子濃度有關，通過與已知的標準或參比物質比較，實現未知樣品的痕量元素定量分析[2]。

2 ICP-MS法測定土壤金屬元素的應用

2.1 實驗基本情況概述

第一，所用儀器設備和試劑情況。為了確保試驗的準確性，本文主要采用的是美國PE公司生產的ELAN9000電感耦合等離子體質譜儀實施實驗，其具體參數如表1所示。

表1 ELAN9000電感耦合等離子體質譜儀參數

所用的去離子水要確保電阻率＞18MΩ，并且要保證所用不同酸（包括高氯酸、氫氟酸、硝酸等）都為優級。土壤采用來自于國家標準物質研究中心的標準物質GSS-15，所用In、Sc標準溶液為1000μg/mL。

第二，配制標準溶液。將含有Al、As、Cu、Pb、Zn等元素的混合標準溶液配制成為100μg/L的混合標準過渡液，將上述混合標準溶液按照相應量配制成不同濃度的溶液，分 別為 ：0μg/L、100μg/L、200μg/L、500μg/L等等，同時在其中加入In、Sc標準溶液以及1%（V/V）的HNO3酸介質。

第三，樣品的準備和處理。針對同一區域進行不同采樣點的采樣（重污染區域1號、2號和標準區域3號），采集到土壤樣品后將其放在實驗室的陰涼位置，確保其自然風干。之后按照四分法將所采土壤樣品縮分到100g（要將石子中的雜物清理干凈）并通過設備進行碾壓，然后通過2mm尼龍篩獲取小于2mm粒徑的土樣，最后過100目尼龍篩之后混合均勻備用。

實驗樣品的處理：稱取0.2g樣品放置于聚四氟乙烯燒杯中，加入5ml硝酸、5ml氫氟酸、1.5ml高氯酸以及適量的水混合搖勻后，將其放置在通風櫥內靜置過夜。之后將其放置在電熱板上進行加熱（注意溫度控制在中溫），在混合液發出較濃的白煙后可以將燒杯加蓋密封，使得黑色有機碳化物發生分解。

在黑色有機碳化物分解之后要開蓋放煙，并且將其蒸發到濕鹽狀態。為了確保物質含量的準確性，在稍微冷卻之后要通過水沖洗坩堝以及內壁，同時添加1mL硝酸將殘渣溶解，并且添加加入In、Sc標準溶液將其定容到100mL，之后利用ELAN9000電感耦合等離子體質譜儀對該溶液和標準系列溶液共同測定。

2.2 結果分析

第一，消除相應影響分析結果的因素。為了確保試驗分析結果的準確性，需要對相應的干擾因素進行消除處理。ICP—MS分析常用的天然同位素由6Li到238u約260個，即其相應質譜線約260條，如要得到準確的定量分析結果，必須把影響準確測量離子流的干擾排除或者減低到低程度。對于ICP-MS法來說，最主要的干擾包括兩種類型，分別為“質譜干擾”以及“非質譜干擾”。

2.2.1 質譜干擾

對于同量異位素干擾來說，如果分析物選不出不受干擾的同位素，或者可選用的同位素豐度太低得不到適當的靈敏度，可在分析前對樣品進行化學分離或采用高分辨ICP—MS儀進行測量；對于多原子離子干擾來說，避免使用含有那些質量數比較高又有許多同位素的酸和試劑。

2.2.2 非質譜干擾

可以從兩方面分析非質譜干擾情況，一方面是由于樣品鹽分含量較高以及溶液粘度過大造成的物理性干擾，對于此種干擾來說可以采取增加樣品溶液稀釋倍數減小干擾；另一方面是由于待測元素信號檢測時受到基體限制而發生一定的漂移，對于此種干擾來說可以加入和待測元素性質類似的內標元素，同時對于儀器信號漂移進行校正，從而提升檢測的準確性。

第二，方法檢出限、精密度、加標回收率測定、方法準確度以及測定結果。

（1）采用空白溶液進行連續測量（一般情況下測量10次以上），將測量結果3倍標準偏差相應的濃度值當作檢出限，不同元素所對應的檢出限和精密度結果如表2所示。

表2 不同元素所對應的檢出限和精密度結果

從表2中可知，方法檢出限的范圍在0.008μg/L～1.232μg/L，精密度達到2.86%～9.60%。

（2）采取兩份0.2g的樣品（分別為加標和不加標）進行同樣的處理方式并計算，所得回收率結果如表3所示。從表3可知，回收率處在96.2%～101.8%之間。

（3）方法準確度。對于土壤成分標準物質分析結果如表4所示。從表中可知所測值和證書值基本一致。

表4 標準物質土壤測定結果

（4）樣品測定結果。通過此種方式進行不同樣品測定，所得結果如表5所示。

表5 土壤樣品測定結果（mg/Kg）

第三，測定結論。從上述所測結果可知，除了Cd之外1號和2號土壤的其他重金屬含量都要超出3號土壤，這就表明該土壤具有相應的金屬元素。特別是Cu、Zn、Pb、Ni、Sb等元素含量較多，需要采取針對性措施進行治理。

3 結語

本文主要分析了基于ICP-MS法測定土壤金屬元素的相應內容，通過本文的介紹能夠對ICP-MS法的應用推廣提供一定參考和幫助，對于推動土壤金屬元素分析具有重要作用。