电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)测定水系沉积物中6种重金属元素

2014-02-26张永刚

中国无机分析化学 2014年1期

杨华张永刚

(1 天津市环境监测中心，天津 300191；2 天津创业环保集团股份有限公司，天津 300381)

0 引言

近年来，随着经济及工业化的快速发展，环境污染问题尤其是重金属污染问题日益严重。在自然循环过程中，湖泊、河流及海洋等水系沉积物中汇集了大气沉降、土壤及水体中的重金属元素。河流沉积物是自然水体中重金属的汇合潜在的污染源，当外界条件发生变化时，沉积物中的重金属有可能释放到上覆水体中，引起水体的“二次污染”[1]。沉积物中重金属含量是评价水环境质量的重要指标。因此研究快速、准确测定重金属的方法具有重要的现实意义[2-3]。重金属样品的测定中，样品的前处理是一个重要环节，它直接影响测定的准确性。沉积物的前处理方法主要有湿法消解法和微波消解法[4-5]。自动消解仪是近两年国内使用的比较先进的消解仪器，其能够自动完成样品的消解过程，提高消解效率及实验的准确性和平行性，并且避免了实验人员遭受化学试剂的危害。本文采用自动消解仪对样品进行消解处理，用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)同时测定土壤中6种重金属元素。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Optima8300电感耦合等离子体原子发射光谱仪(美国PE公司)，ST-60自动消解仪(北京普立泰科仪器有限公司)，Milli-Q纯水机(美国Millipore公司)。

实验用水为新制备的去离子水，电阻率大于18.2 MΩ.cm；硝酸(HNO3)、高氯酸(HClO4)、氢氟酸(HF)均为优级纯；Cu，Zn，Ni，Cr，Pb，Co标准储备溶液(1 000 mg/L，环保部标准样品研究所)。

1.2 仪器工作参数

1.2.1 ICP-OES仪工作参数

射频发生器RF功率1 300 W；等离子体流量15 L/min；辅助气流量0.2 L/min；雾化器流量0.8 L/min；观测方式为水平观测；进样量1.50 mL/min；仪器稳定时间15 s；读数时间5 s。

1.2.2 自动消解仪工作参数

自动消解仪工作程序见表1。

表1 自动消解仪工作程序 Table 1 Operating program of the automated sample digestion system

1.3 样品前处理

称取(0.500 0±0.000 2) g水系沉积物样品于聚四氟乙烯样品管中，加几滴去离子水，将样品管置于自动消解仪上。在自动消解仪的控制软件中设置好样品位置，启动已编辑好的工作程序，样品消解过程将自动完成。

2 结果与讨论

2.1 干扰及消除

由于沉积物样品中存在大量Al，Fe，Mn，Ti等元素，它们对含量低，灵敏度差的痕量元素谱线干扰十分严重。对于此类干扰，可通过选择干扰少的分析谱线以及稀释样品减少干扰。经过实验，确定元素的测定谱线如表2。

表2 待测元素的谱线选择 Table 2 Spectral line selections for the elements to be determined

2.2 曲线范围、相关系数和检出限

通过测定，6种元素工作曲线的线性相关系数都大于0.999，结果见表3。按1.3所述方法制备空白溶液，平行连续测定空白溶液11次，读取强度值，计算标准偏差SD，按公式3SD/K(K为曲线斜率)计算检出限。经测定6种元素检出限在0.000 2～0.02 mg/L，说明此法具有较高的灵敏度。

表3 曲线范围相关系数和检出限 Table 3 Concentration rang and correlation coefficient for calibration curves and the limit of detection of the method /(mg·L-1)

2.3 方法的准确度和精密度

按1.3所述的方法消解样品，设定好仪器参数进行上机测定。测定标准水系沉积物样品GSD-18(GBW07361)，平行测定6次，结果见表4。由表4可以看出6种元素的测定平均值均在标准值范围内，相对标准偏差RSD在2.4%～5.5%。说明样品在消解和分析过程中准确度和精密度较高，满足水系沉积物中痕量元素分析的要求。

表4 方法准确度和精密度

Table 4 Accuracy and precisions of the method /(μg·g-1)