电感耦合等离子体发射光谱（ICP－OES）法测定城市污泥中的磷、钾、铬、铜、铅、锌、镍

齐铁铭，金 丽

（吉林省有色金属地质勘查局研究所，吉林长春 130000）

·分 析·

电感耦合等离子体发射光谱（ICP－OES）法测定城市污泥中的磷、钾、铬、铜、铅、锌、镍

齐铁铭，金 丽

（吉林省有色金属地质勘查局研究所，吉林长春 130000）

采用四酸溶样法处理试样，利用电感耦合等离子体发射光谱（ICP－OES）法直接测定城市污泥中的磷、钾、铬、铜、铅、锌、镍含量，筛选了溶样方法，优化了测试条件。方法检出限分别为100 μg／g、500μg／g、15μg／g、1.5μg／g、5.0μg／g、15μg／g、5.0μg／g，精密度（RSD）小于2%，准确度（RE）在3.5%以下，回收率在96%～104%之间，均满足分析测试要求。

电感耦合等离子体发射光谱法；四酸溶样；多种元素；污泥

随着我国经济的迅猛发展和城市化进程的加快，以及环境保护意识的提高，我国城市污水处理的规模不断扩大，处理能力也不断提高，污泥的排放量持续增加。这些污泥不仅含有大量的有机质和丰富的N、P等植物生长营养物质，而且还含有大量的金属元素。如何经济、合理地处理、利用污泥，已成为国际上共同关注的课题，其中实现污泥农用成为一条切实可行的路。为了给污泥的综合利用提供重要的技术指标，同时又有效地监控污水处理的工艺，快速、简便、准确地测定污泥中金属含量及有效肥料元素含量显得尤为重要［1］。

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP－OES）是近年发展迅速的分析方法［2，3］，可同时测定试样溶液中的多种元素［4，5］，具有操作简便、检出限低、线性范围宽、干扰小、分析结果准确可靠等特点，在现代分析检测中具有不可比拟的优点。但ICP－OES分析结果的质量很大程度上取决于样品的预处理，由于污泥等环境样品基体复杂，且部分元素在预处理中易损失或被污染。目前污泥样品消解普遍采用的无机酸敞开体系，方法费时、预处理使用试剂较昂贵、操作繁琐，分析质量难以保证。

采用四酸溶样法作预处理，方法简单，缩短消解时间，试验使用试剂均为分析纯即可，大大降低了试验经费，测出数据结果比国家标准常压消解法更好，电感耦合等离子体发射光谱仪测定污泥中P、K、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni元素含量，充分发挥ICP－OES灵敏度高、重现性好、检出限低、线性范围宽的特点［6］，对国家一级标准物质（GBW07303a、GBW07305a、GBW07454）进行分析测定，取得了良好的分析测试结果。

1 试验部分

1.1 主要仪器与参数

电感耦合等离子体发射光谱仪：PQ 9000（德国耶拿公司制），主要参数见表1。

表1 仪器主要参数

1.2 主要材料与试剂

试验所用试剂硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸均为分析纯（北京化工厂制），全部试剂和试液配制均采用去离子水。

标准储备液：1 000μg／mL（国家标准物质中心提供），制备混合标准系列，然后根据不同元素测定的需要，配成适当浓度的标准溶液，介质均为5% HNO3。

因为PBL教学模式一般都是以小组的形式开展，所以，将学生进行合理地小组划分是最为关键的基础环节。小组划分应该以激发学生的参与积极性和主动性为基础，促使学生主动完成规定任务。教师则应对学生的英语口语水平进行综合评判，并根据水平差异进行小组划分，防止整体实力过强或者过弱。这样一来，才可以进一步避免在讨论的时候，出现强势或弱势极端群体。同时，教师还应在小组中，指定一名同学作为组长，负责小组成员的具体任务划分，并对小组成员的活动与讨论参与性进行实时监督。这就需要小组组长既具备良好的英语口语水平，又要具有一定的组织与管理能力。

国家一级标准物质（GBW07303a、GBW07305a、GBW07454中国地质科学院地球物理化学勘查研究所制）。

1.3 试样分解

1.四酸溶样法：准确称取0.250 0 g（精确至0.000 1 g）试样于聚四氟乙烯塑料坩埚中，用去离子水湿润，依次加入8 mL氢氟酸、1 mL高氯酸、3 mL盐酸、5 mL硝酸，置于电热板上，加热分解试样，蒸至白烟冒尽，取下冷却，加入20%盐酸2.5 mL浸取样品，待冷却后转入25 mL比色管中，用去离子水稀释至刻度，定容摇匀，放置澄清后取上清液上机待测。

2.国家标准常压消解法：准确称取0.250 0 g（精确至0.000 1 g）试样于聚四氟乙烯塑料坩埚中。在通风橱内，向盛有样品的聚四氟乙烯塑料坩埚中加入1 mL去离子水湿润样品，加入硝酸10 mL，盖上玻璃表面皿于电热板上加热10 min。冷却后再加入5 mL硝酸，盖上玻璃表面皿加热30 min。此时的棕黄色烟雾为硝酸氧化样品所产生，待无黄色烟雾产生，表示消化反应完成。冷却后加入少许去离子水及过氧化氢，加热进行过氧化反应。持续每次加入1 mL过氧化氢，直至反应不再剧烈。注意：过氧化氢总加入量不超过10 mL。继续加热至溶液剩下5 mL，冷却后加入10 mL盐酸，盖上玻璃表面皿加热15 min。冷却后加入少许去离子水加热煮沸至溶液剩下10 mL。待冷却后转入25 mL比色管中，用去离子水稀释至刻度，定容摇匀，放置澄清后取上清液上机待测。

1.4 标准溶液的制备

准确称取GBW07302a、GBW07408国家一级标样0.250 0 g，与样品制备方法相同处理，试剂空白溶液作为标准空白，绘制成标准曲线。

2 结果与讨论

2.1 样品前处理方法的选择

试验用四酸溶样法和标准常压消解法，对国家一级标样GBW07303a、GBW07305a、GBW07454进行分析测试，结果详见表2。

表2 标准样品测试结果μg／g

2.2 元素分析线的选择

污泥样品中含量较高的元素有钾、钠、钙、镁、铝、铁和硅等。根据仪器谱线库推荐分析元素波长，预选择谱线之间干扰少、灵敏度适中的待测元素的2～3条作为分析线。用待测元素的标准溶液和标准样品的溶液，在各分析线处分别进行扫描，得到相应的光谱谱图，可直观地观察到各分析线及背景的轮廓、强度、光谱干扰的类型及干扰程度，从而选择合适的分析线和背景扣除方式。本文选用的各待测元素的分析线及背景干扰扣除点见表3。

表3 元素分析线及背景干扰扣除点

2.3 基体干扰及消除

城市污泥样品基体较复杂，光谱背景干扰较强，经过多次试验表明，采用四酸溶样、标准样品做标准曲线，与待测样品相匹配是消除基体干扰的较好方法［7］。采用国家一级标准样品水系沉积物GBW07302a、GBW07306和土壤样品GBW07446、GBW07408、GBW07405制备的溶液，上机测定绘制成曲线来测定待测样品，可有效消除试液盐分及基体介质不一致对测定结果的影响。

2.4 检出限

在选定的最佳试验条件下，采用四酸溶样法对污泥样品进行样品制备，同步制备的试剂空白溶液连续测定11次，按式（1）进行检出限DL的计算。

其中SD为空白信号的标准偏差，K为校准曲线的斜率。

通过计算得出电感耦合等离子体发射光谱（ICP－OES）法测定污泥中的P、K、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni等元素的方法检出限见表4。

表4 各元素的方法检出限

2.5 准确度和精密度

采用四酸溶样－电感耦合等离子体发射光谱法对四个国家一级标准物质进行11次的重复测定，测定结果见表5。

表5 方法的准确度与精密度

（续表5）

方法试验的精密度用相对标准偏差（RSD）表示、准确度用相对误差（RE）表示。由表5中各检测数据可以看出，方法的精密度均小于2%，准确度均在3.5%以下，满足测试要求［8］。

2.6 加标回收

按照试验方法对2个国家一级标样进行加标回收率试验，结果见表6。

表6 方法的回收率试验

从表6可以看出：测定结果的回收率在96%～104%之间，均满足分析测试要求。

3 结 论

采用盐酸－硝酸－氢氟酸－高氯酸无机混合四酸体系加热消解样品，使用电感耦合等离子体发射光谱（ICP－OES）法测定污泥中的磷、钾、铬、铜、铅、锌、镍，同经典方法比较，缩短了分析周期，减少了分析流程，获得了准确可靠的检测结果，得到了较好的检出限、准确度和精密度，拓宽了ICP－OES测试的应用范围。

［1］ 刘波，张凌云，丁文捷.微波消解、ICP－AES快速测定污泥中的铜、铅、锌、镉、铬、镍、锰和磷［J］.光谱实验室，2004，21（4）：826－829.

［2］ 陈新坤.电感耦合等离子体原子发射光谱法原理和应用［M］.天津：南开大学出版社，1987.196.

［3］ 刘珠丽，李洁，杨永强，等.微波消解－ICP－AES／ICP－MS测定沉积物中23种元素的方法研究及应用［J］.环境化学，2013，32（12）：2 370－2 376.

［4］ 吕水源，王凯云，刘伟，等.ICP－AES同时测定混合矿物素中的磷、钙、铁、铜、锌、锰、镁、钴［J］.光谱实验室，2003，20（2）：266－268.

［5］ 王水锋，赵承易，刘培斌，等.高频电感耦合等离子体发射光谱法测定官厅水库底泥中的多种元素［J］.北京师范大学学报（自然科学版），2003，39（3）：365－370.

［6］ 冯先进，屈太原.电感耦合等离子体质谱法（ICP－MS）最新应用进展［J］.中国无机分析化学，2011，1（1）：46－52.

［7］ 刘信文，刘杰，郑连杰.电感耦合等离子体发射光谱法测定高炉炉料中氧化钾、氧化钠、氧化锌［J］.冶金分析，2009，29（9）：29－30.

［8］ DZ／T 0130－2006，地质矿产实验室测试质量管理规范［S］.

Inductively Coupled Plasma Optical Em ission Spectrometry（ICP-OES）for the Determ ination of P，K，Cr and other Elements in Sludge

QITie-ming，JIN Li
（Jilin Institute of Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau，Changchun 130000，China）

Various elements in sludge is analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectrum（ICPOES）.We selected sample dissolvingmethod，optimized testing condition.The detection limitwas100，500，15，1.5，5.0，15 and 5.0（μg／g），the relative standard deviation（RSD）was less than 2%，and the relative error was below 3.5%.The recovery rate is between 96%and 104%，which meets the requirements of analysis and test.

inductively coupled plasma optical emission spectrometry；four acid soluble sample；various elements；sludge

TG115.3＋3

A

1003－5540（2017）04－0068－05

2017－06－09

齐铁铭（1983－），男，工程师，主要从事化工工艺和岩矿测试工作。