電感耦合等離子體質(zhì)譜法與原子吸收光譜法在土壤重金屬檢測(cè)中的對(duì)比分析

殷思達(dá)

（廣東建研環(huán)境監(jiān)測(cè)股份有限公司，廣州 510700）

1981—1985年，我國(guó)對(duì)多個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）的農(nóng)業(yè)土壤進(jìn)行了調(diào)查，主要調(diào)查土壤中9種元素的含量，以期更深入地了解土壤環(huán)境。1986—1990年，我國(guó)又?jǐn)U大了調(diào)查范圍，主要對(duì)全國(guó)主要土類的近900個(gè)主剖面的48種元素進(jìn)行了調(diào)查。2006－2010年，我國(guó)更是制定了相關(guān)文件，詳細(xì)說(shuō)明了土壤污染情況和測(cè)定方法。由此可見(jiàn)，國(guó)家高度重視土壤環(huán)境保護(hù)，因此做好土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)非常重要。基于此，本文主要分析了電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICPMS）和原子吸收光譜法（AAS）在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

1 電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子吸收光譜法的性能對(duì)比

目前，很多監(jiān)測(cè)技術(shù)被應(yīng)用到土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中，但是取得的成果并不理想。其中，應(yīng)用最廣泛的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)就是電感耦合等離子體質(zhì)譜法，與其他監(jiān)測(cè)方法相比，該方法的優(yōu)點(diǎn)有很多。一是靈敏度高，痕量分析檢測(cè)下限甚至可以達(dá)到10。二是分析過(guò)程快，通常一個(gè)樣品僅僅需要3 min左右就可以完成檢測(cè)。三是線性動(dòng)態(tài)范圍寬，可以進(jìn)行多元素的同時(shí)分析。四是所需樣品量少，通常土壤樣品量為50～100 μg。電感耦合等離子體質(zhì)譜法與原子吸收光譜法的性能對(duì)比如表1所示。

表1 ICP-MS與AAS性能對(duì)比

2 電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子吸收光譜法的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

下面以廣東省江門市某工業(yè)地塊土壤重金屬污染調(diào)查為例，介紹ICP-MS和AAS在測(cè)定銅、鋅、鉛、鎳等元素方面的差異。其中，ICP-MS儀器參數(shù)為：載氣流量0.56 L/min，冷卻氣流量1.35 L/min，霧化室溫度6～7 ℃，采樣深度6.9 mm，樣品提升時(shí)間32 s。AAS儀器參數(shù)為：測(cè)定波長(zhǎng)190～900 nm，30 min內(nèi)儀器的靜態(tài)基線漂移±0.004 Abs，干燥溫度120 ℃，干燥時(shí)間3 s。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)中選擇合適的樣品檢測(cè)方法。

2.1 精密度

對(duì)該工業(yè)地塊土壤樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室內(nèi)平行樣分析，測(cè)定平均值，并且送樣到第三方實(shí)驗(yàn)室，在相同方法和儀器參數(shù)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室間對(duì)比分析。土壤樣品檢測(cè)精密度結(jié)果如表2所示。由表2可知，ICP-MS測(cè)定土壤各元素的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和實(shí)驗(yàn)室間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均比AAS低，反映出ICP-MS精密度和穩(wěn)定性高。

表2 土壤樣品檢測(cè)精密度

2.2 準(zhǔn)確度

對(duì)各土壤樣品元素進(jìn)行加標(biāo)回收率試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。通過(guò)表3可以看出，ICP-MS檢測(cè)Ni、Zn、Cu、Pb等4種元素的回收率均保持在90%～110%，回收率均合格。相比AAS，ICP-MS加標(biāo)回收率更加接近100%，穩(wěn)定性高。

表3 土壤樣品檢測(cè)加標(biāo)回收率試驗(yàn)結(jié)果

2.3 檢出限

制備空白樣，計(jì)算3倍空白溶液測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差與標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率之比，得出方法檢出限。ICPMS與AAS的檢出限結(jié)果如表4所示。通過(guò)表4可以看出，ICP-MS、AAS兩種方法檢測(cè)Ni、Zn、Cu、Pb等4種元素的檢出限都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于線性范圍下限，均能夠保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表4 ICP-MS與AAS檢出限結(jié)果

2.4 線性范圍

移取適量標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制各金屬元素的系列校準(zhǔn)曲線。ICP-MS與AAS檢測(cè)的校準(zhǔn)曲線結(jié)果如表5所示。表中，為各金屬元素的吸光度（A），為各金屬元素的質(zhì)量濃度（mg/L）。通過(guò)表5可以看出，ICP-MS、AAS兩種方法檢測(cè)Ni、Zn、Cu、Pb等4種元素的線性范圍良好，相關(guān)系數(shù)＞0.999 0，均能滿足定量檢測(cè)的要求。

表5 ICP-MS與AAS校準(zhǔn)曲線結(jié)果

2.5 ICP-MS和AAS實(shí)際樣品檢測(cè)結(jié)果

對(duì)該工業(yè)地塊的4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行打井取樣，樣品低溫避光保存后運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。ICP-MS與AAS的實(shí)際土壤樣品檢測(cè)結(jié)果如表6所示。

表6 ICP-MS與AAS實(shí)際土壤樣品檢測(cè)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合具體案例，對(duì)比分析了ICP-MS 和AAS在測(cè)定土壤中銅、鋅、鉛、鎳等元素方面的差異。檢 測(cè) 土 壤 中Ni、Zn、Cu、Pb元 素 時(shí)，ICP-MS與AAS在準(zhǔn)確度、精密度、檢出限、線性范圍等方面均能滿足檢測(cè)需求，都能保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中，ICP-MS在準(zhǔn)確度、精密度、檢測(cè)限等方面優(yōu)于AAS。ICP-MS可以同時(shí)對(duì)多種元素進(jìn)行檢測(cè)分析，從而實(shí)現(xiàn)樣品的高通量檢測(cè)，滿足實(shí)際場(chǎng)地金屬檢測(cè)需求。ICP-MS容易出現(xiàn)基體效應(yīng)，會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。因此，檢測(cè)前要對(duì)樣品進(jìn)行稀釋，應(yīng)用基體分離法、冷等離子體技術(shù)和電熱蒸發(fā)法進(jìn)行前處理，預(yù)防基體效應(yīng)。同時(shí)，ICP-MS儀器價(jià)格昂貴，對(duì)操作人員要求較高，常常需要使用自建方法。相對(duì)地，AAS檢測(cè)通量較ICP-MS低，對(duì)操作人員的要求較低，有配套的成熟試劑盒，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，便于推廣。