微波消解—ICP-OES法测定植物样品中磷锌钡铁锰镁钙锶等八项微量元素

唐兴敏，任小荣，方雅琴

(湖北省地质实验研究所，湖北武汉 430034)

微波消解—ICP-OES法测定植物样品中磷锌钡铁锰镁钙锶等八项微量元素

唐兴敏，任小荣，方雅琴

(湖北省地质实验研究所，湖北武汉 430034)

采用HNO3－H2O2混合酸密闭微波消解处理植物样品，电感耦合等离子体发射光谱法 (ICP-OES)测定植物样中P、Zn、Ba、Fe、Mn、Mg、Ca、Sr等8种微量元素，确定植物样品中多种元素同时测定的方法。各元素的检出限为0.02～0.92 μg/g，加标回收率为92.6% ～105.1%，精密度为1.46% ～5.94%。经国家植物一级标准物质验证，方法具有较好的准确性和重现性，操作流程短，检出限低，基体干扰小，可用于植物样品的批量分析。

微波消解;电感耦合等离子体发射光谱;植物样品;微量元素

0 引言

植物样品有机质含量高，用传统的普通酸电热板消解及高压密闭消解消耗时间长，空白值高。微波消解是目前对植物样品进行快速分解的非常有效的途径［1－2］。微波消解可以实现高压和高温的结合［3－8］，防止酸的蒸发和挥发性元素的损失，植物样品可以用最少体积的酸消解，降低空白值。电感耦合等离子体全谱直读光谱仪也因其灵敏度高、精密度好、基体干扰小、线性范围宽的优点得到了广泛应用［9－13］。文献［14］报道了有关植物样中微量元素的测定方法，这些方法各有利弊。本文将电感耦合等离子体全谱直读光谱仪(ICP-OES)与密闭微波消解技术结合起来，测定植物样品中 P、Zn、Ba、Fe、Mn、Mg、Ca、Sr等8 种微量元素含量，检出限低、准确度高。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

电感耦合等离子体全谱直读光谱仪(ICP-OES)，其工作参数见表1。

MARS-5微波消解系统(美国CEM公司)，微电脑控制消解程序，其工作参数见表2。

ICP-OES测量各元素采用的谱线波长见表3。

1.2 主要试剂

标准溶液由单元素标准溶液(国家标准物质中心提供)逐级稀释，混合配制而成，电感耦合等离子体光谱仪工作标准:ρ(P)=40 μg/mL，ρ(Zn)=50 μg/mL，ρ(Ba)=2 μg/mL，ρ(Fe)=10 μg/mL，ρ(Mn)=10 μg/mL，ρ(Mg)=30 μg/mL，ρ(Ca)=50 μg/mL，ρ(Sr)=1 μg/mL，0.5%HNO3介质。

表1 ICP-OES工作参数(Thermo icap 6300为例)Table 1 Working parameters of ICP-OES

表2 CEM MARS微波消解程序Table 2 Program of CEM MARS microwave digestion

表3 各元素ICP-OES分析波长Table 3 Analytical wavelength of ICP-OES

实验用亚沸蒸馏水、亚沸硝酸(用优级纯浓硝酸经亚沸蒸馏，冷凝用高纯聚乙烯瓶承接)、过氧化氢(MOS级)(国药集团化学试剂公司生产)。

1.3 实验方法

根据不同类别的生物样品，准确称取风干生物样品0.1～0.5 g(如果是溶液取 1 ～2 mL)，置于 40 mL聚四氟乙烯微波消解罐中，沿消解罐壁慢慢加入5.0 mL亚沸硝酸，并加入0.5 mL过氧化氢，浸泡10～20 min，轻轻摇匀，盖上内盖，旋紧幅盖，将样品罐均匀放入微波炉转盘上，置于微波消解炉内，采用梯度升温逐步增压的方式进行消解，消解程序完毕后，冷却，取出样品罐，旋开幅盖，取下内盖，用亚沸蒸馏水将样品溶液转入预先清洗过的25 mL聚四氟乙烯坩埚中，用少量亚沸蒸馏水洗涤消解罐3次，溶液合并于坩埚中，置于红外耐酸碱控温电炉上，控制温度160℃，蒸至约0.5 mL溶液取下，用亚沸水定容至10 mL聚四氟乙烯比色管中，与校准系列相同手续，在电感耦合等离子体全谱直读光谱仪(ICP-OES)上，按照选择的仪器工作参数测量 P、Zn、Ba、Fe、Mn、Mg、Ca、Sr等八项元素的含量。

1.4测定

将仪器打开后通气30 min，打开水循环、抽风、除湿机，等仪器到达点火条件后开始点火。点燃等离子体后稳定15 min，以亚沸蒸馏水作为低点，电感耦合等离子体光谱仪校准标准为高点作校准曲线。同条件下测定样品，标准物质和空白溶液。

1.5 实验原理图

如图1所示。

2 结果与讨论

2.1 微波消解用酸的选择

植物样品中微量元素的测定消解试剂是关键，笔者对 HNO3、HF、H2O2、HCl进行了试验。HNO3、H2O2具有极强的氧化性，对植物样品的消解能力最强。且HNO3经亚沸蒸馏后空白可以降到很低;我们对MOS级的H2O2多次测定空白也极低。经试验证明HNO3、H2O2是最佳的消解用酸。经对HNO3、H2O2用量及配比试验表明:0.1 g植物样品用5 mL HNO3和0.5mL H2O2即可使试样处理得澄清透明。

图1 实验原理图Fig.1 Schematic diagram of experiment

2.2 方法的检出限

在ICP-OES最佳条件下绘制校准曲线后测定12个样品空白溶液，以定容体积10mL、称样量0.1 g计，其平均值的3倍标准偏差对应的浓度值为各元素的检出限。结果见表4:P的检出限为0.88 μg/g，Zn的检出限为 0.24 μg/g，Ba 的检出限为 0.11 μg/g，Fe 的检出限为1.6 μg/g，Mn 的检出限为0.028 μg/g，Mg 的检出限为 0.89 μg/g，Ca 的检出限为 2 μg/g，Sr的检出限为0.10 μg/g。检出限低，均能达到植物样分析的要求。

2.3 方法精密度

按分析步骤平行测定了12份小麦样品，计算其相对标准偏差，精密度为1.7% ～3.5%(n=12)，说明试样在消解和测定过程中平行性较好，方法具有较好的精密度(见表5)。

2.4 标准样品分析结果对照

对国家一级标准物质(GBW10010-GBW10016、GBW10019)进行测定，表6结果表明，本方法的测定值与标准值相符，能够满足植物样品分析质量要求。

表4 检出限Table 4 Detection limit

表5 方法精密度Table 5 Precision of method

表6 方法准确度 单位:μg/g Table 6 Accuracy of method

2.5 加标回收实验

选择1个大米样品对各待测元素分别进行标准加入回收。由表7可知，各元素回收率在92.6% ～105.1%，满

足植物样品分析要求。

表7 样品加标回收率Table 7 The recovery of standard addition of sanple

3 结语

针对植物样品有机质高、难消解的特点，本文将密闭微波消解技术与ICP-OES联用，具有酸用量少，试剂易提纯，流程污染小，空白值很低，消解较完全，快速省时的优点，成功应用于植物样品中微量元素多元素同时测定。本方法简便快捷，检出限低，准确度高，为植物样品中多元素测定提供更为可行的检测手段。

［1］ 朗春燕，汪模辉，罗方若.分析测试中的微波溶样技术［J］.理化检验:化学分册，1989，25(5):315 －317.

［2］ 张小燕，马政生，程文康.植物中多元素测定的微波消解前处理技术［J］.分析测试技术与仪器，2000(1):45 －48.

［3］ 马晓国，等.微波消解－ICP-OES法测定茶叶中微量元素［J］.广东微量元素科学，1999，6(4):59.

［4］ 刘虎生，王耐芬，王小燕.微波溶样ICP－MS直接测定茶叶中15种痕量稀土元素［J］.分析科学学报，1997(1):45－47.

［5］ 孙勇，张金平，等.微波消解－ICP－AES法测定玉米芯中的微量元素含量［J］.光谱学与光谱分析，2007，27(7):1424 －1427.

［6］ 徐丽强，沈王兴，等.密闭罐微波消化法序列ICP－AES测定环境试样中多元素［J］.分析化学，1990，1(7):597 －601.

［7］ 陈江，姚玉鑫，等.微波消解等离子体发射光谱和石墨炉原子吸收光谱法联合测定土壤中多元素［J］.岩矿测试，2009，28(1):25 －28.

［8］ 奥地利安东帕有限公司.微波消解法测定生物燃料样品中铝钙铬钾镁锰磷锌［J］.岩矿测试，2009，28(5):501.

［9］ 陶锐，等.ICP-OES法测定茶叶中十二种微量元素［J］.中国卫生检验杂志，1999，9(5):323.

［10］ 刘颖，李景峰，等.ICP-OES法测定内蒙古地区六种沙生木本植物中金属元素［J］.光谱学与光谱分析，2006，26(2):344 －347.

［11］ Flaten-AKect.Speciation of aluminiumintea in fusionsstudied by sizeex clusion chroma to grapgy with detectionbypost-columnreaction.Sc-Total-Environ，1997，207(1):21.

［12］ 陈世忠.直接测定玉米粉中多种微量元素［J］.武汉工业学院学报，2002，21(3):4 －6.

［13］ 范兆义，洪德臣，李楠.茶叶中的多种生命元素成分［J］.江西中医学院学报，1996，8(3):27 －28.

［14］ 张克荣，等.茶叶中微量元素的溶出效率［J］.中国卫生检验杂志，1998，8(2):102.

(责任编辑:陈文宝)

Determination of Eight Trace Elements of P，Zn，Ba，Fe，Mn，Mg，Ca，Sr in Plants by ICP-OES with Microwave Digestion

TANG Xingmin，REN Xiaorong，FANG Yaqin
(Hubei Institute of Geological Experiment，Wuhan，Hubei430022)

Microwave digestion method was used to decompose the plant samples and plasmaoptical emission spectrometry(ICP-OES)was used to determine eight elements of P、Zn、Ba、Fe、Mn、Mg、Ca、Sr in sample solution.The detection limits of the method for the elements are from 0.02 μg/g to 0.92 μg/g.Recoveries for different elements are between 92.6%and 105.1%with precision of 1.46% ～5.94%RSD.The method reappearing is good.This method has a good veracity and repeatability，based a new method to determine manifold trace elements of plants in the same time.

microwave digestion;ICP-OES;plant sample;trace elements

O657.31

B

1671－1211(2013)06－0831－04

2013－04－09;改回日期:2013－09－17

唐兴敏 (1982－)，女，工程师，岩矿分析专业，从事岩矿分析测试和研究工作。E－mail:txm@live.com