电感耦合等离子体质谱法测定农产品产地土壤中重金属元素

闵广全

（国土资源部 沈阳矿产资源监督检测中心，辽宁 沈阳 110032）

电感耦合等离子体质谱法测定农产品产地土壤中重金属元素

闵广全

（国土资源部 沈阳矿产资源监督检测中心，辽宁 沈阳 110032）

农产品产地土壤样品经四酸（盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸）分解和王水提取后，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法对重金属元素铬、镉和铅进行分析，通过在线加入内标校正基体效应和接口效应，应用干扰校正公式消除元素质量数干扰。测定元素校正曲线相关系数在0.9995以上，元素方法检出限（3s）在0.013～2.33μg.g-1之间，RSD%＜10（n=12），加标回收率在98.1%～103.4%之间，结果令人满意。

电感耦合等离子体质谱法；农产品产地；土壤；重金属元素

前言

土壤是构成生态系统的基本要素之一，是人类赖以生存的物质基础，土壤环境直接关系到人体健康。人类在生产和生活中所排放的重金属污染物能在土壤中累积，特别是农产品产地土壤受重金属或类金属毒物污染后，常常通过农作物和水进入人体，造成中毒，如铅、镉、铬等污染后都会对居民健康造成各种危害[1～2]。故土壤特别是农产品产地土壤中重金属含量的准确测定具有重要意义。

目前，土壤中重金属元素的测定方法有火焰原子吸收光谱法[3～4]，石墨炉原子吸收法[5]，原子荧光光谱法[6]等，随着电感耦合等离子体质谱（ICPMS）[7]技术的推广，该技术已成为近十几年发展最快的无机痕量元素分析技术之一，由于其检测灵敏度高、干扰少、准确度高、精度好、线性范围宽、简便、快捷，应用十分广泛。本试验采用四酸（盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸）溶解，王水提取，电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对土壤样品中重金属元素铬、镉和铅进行测定。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

XSERIESⅡ 电感耦合等离子体质谱仪（美国ThermoFisher公司）。工作条件见表1。

表1 ICP-MS最佳工作参数Table 1 The optimal working condition for ICP-MS

1.2 主要试剂

硝酸：优级纯；氢氟酸：优级纯；硫酸:优级纯；盐酸:优级纯；混合标准储备溶液：ρ（Cd）=10.0mg· L-1，ρ（Cr、Pb）=100.0mg·L-1；内标溶液：ρ（Rh）=25ng·mL-1。

1.3 样品处理

称取0.2000g样品于聚四氟乙烯坩埚中，加少量水润湿，加四酸（盐酸：硝酸：氢氟酸：高氯酸=10: 5:10:1）20 mL于坩埚中，在150℃电热板上加热6h，240℃加热至高氯酸白烟冒尽，加15mL新配制王水（1+2）溶解盐类，移入50mL容量瓶中，超纯水定容待测。

1.4 测定

1.4.1 校准标准溶液配制

镉标准溶液：移取混合标准储备溶液，用王水（1+9） 逐级稀释成 0.050、0.100、1.000、10.000、50.000μg·L-1的标准溶液。

铬、铅标准溶液：移取混合标准储备溶液，用王水（1+9） 逐级稀释成 0.50、1.00、10.00、100.00、500.00μg·L-1的标准溶液。

1.4.2 仪器操作

功率、采样深度和载气流量是调节仪器灵敏度最重要的工作参数，条件优化以灵敏度、氧化物、双电荷收率为考察指标，用含10μg·L-1Be、Co、In、U调谐溶液优化仪器参数,其优化后仪器工作参数见表1。

在仪器工作条件下，标准溶液进入ICP-MS后，仪器自动给出元素的校准方程及线性相关系数，结果表明，元素工作曲线的线性相关系数在0.9995以上。

2 结果与讨论

2.1 干扰的消除

通过在线加入内标溶液以降低雾化效应，可以有效校正仪器接口效应和基体效应并降低采样锥接口和离子透镜处的空间电荷效应等引起的干扰。采用EPA6020方法推荐的干扰校正公式扣除同量异序素形成的干扰和背景粒子形成的干扰。

2.2 方法的检出限

按试验方法在试验条件下制作空白溶液，对其平行测定12份，12份测定结果的3倍标准偏差为方法的检出限，计算出方法的检出限见表2。

表2 方法检出限Table 2 The detection limit of elements

2.3 方法的回收率

按试验方法对土壤样品进行测定，同时在土壤样品中加入一定量的标准溶液进行样品处理并测定，元素的回收率见表3。

表3 加标回收率（n=5）Table 3 The adding standard recovery（n=5）

2.4 方法的精密度及准确度

选取土壤成分分析标准物质GBW07425（辽河平原）和GBW07446（内蒙古乌拉特后旗沙化土）标准物质按试验方法进行测定，以验证方法的精密度和准确度。结果表明，方法的精密度和准确度（见表4）满足分析要求。

表4 标准物质的分析结果（n=12）Table 4 The analytical results of standard substance

3 结 论

上述实验表明电感耦合等离子体质谱法（ICP--MS）测定农产品产地土壤样品中重金属元素，具有方法检出限低、准确度好、精密度高、回收率高的优点，应用土壤样品的测定，能获得令人满意的结果。

［1］魏振林，李禾，芮玉奎.X射线荧光光谱法分析癌症村土壤主量元素［J］.光谱学与光谱分析，2008,28（11）：2706～2707.

［2］杜锐，候正伟，张光吉.两种土壤中五种有毒元素的研究［J］.光谱学与光谱分析，2001,21（5）：729～730.

［3］何晓文，许光泉，王伟宁.火焰原子吸收光谱法测定土壤中金属元素［J］.理化检验－化学分册，2011,47（7）：778～780..

［4］金佰立.原子吸收光谱法测定土壤中铜、铅、锌、铬、锰［J］.环境污染与防治，1994,16（3）：41～42.

［5］陆怡峰，史佳沁，姚伟，等.石墨炉－原子吸收分光光度法测定卷烟纸、成型纸、接装纸中的砷、铅、铜、镉、铬、镍等六种重金属元素［J］.上海烟业，2008（1）：37～37.

［6］徐嵘，顾浩飞，陈旭辉，等.纸制包装中镉、铬、铅、汞的测定［J］.中国造纸，2005,245（11）：31～33.

［7］王荔，杨雁泽，林守麟，等.土壤、沉积物系列标准物质中38种元素的ICP－MS定值［J］.分析测试学报，2002，21（5）：9～12.

Determination of Heavy Metal Elements in Agricultural Soil with ICP-MS Method

MIN Guang-quan
（Shenyang Mineral Resources Supervision and Inspection Center,Ministry of Land and Resources,Shenyang 110032,China）

The agricultural soil samples were decomposed with four acids（hydrochloric acid,nitric acid,hydrofluoric acid and perchloric acid）and extracted with aqua regia.The heavy metal elements,such as Cr,Cd and Pb were analyzed with ICP-MS method.The matrix effect and interface effect were corrected by the on-line addition of internal standards,and the element mass number interference was eliminated by the correction formula of interference.All the tested elements’correlation coefficients were over 0.9995,the detection limits（3s）of these elements were found in the range from 0.013 to 2.33μg.g-1,RSD%＜10（n=12）,and the adding standard recovery was between 98.1%and 103.4%.The results were satisfied.

ICP-MS;agricultural producing area;soil;heavy metal elements

TE 967.18

B

1001-0017（2014）03-0228-03

2014-01-07

闵广全（1975-），男，辽宁本溪人，高级工程师，从事等离子质谱及原子吸收分析工作。