微波消解ICP-MS法测定土壤中11种重金属元素

梁雁辉 甘伟威 林启灵

摘要：采用微波消解ICP-MS法测定了土壤中Cd、Co、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn、V、As、Tl11种重金属元素，利用王水微波消解样品，稀释定容后用ICP-MS法测定消解液中儿种重金属元素。结果表明：该方法具有良好的线性关系，线性相关系数为0.9996～0.9999，检出限为0.004～0.090mg/kg;测试国家标准物质GBW07408土壤中的元素，测定值在保证值范围内，相对标准偏差在1.5%～6.8%;利用该方法测定的江门市3种类型的土壤样品，为土壤中重金属元素的测定提供了快速、可靠的分析方法。

关键词：微波消解;电感耦合等离子体质谱;土壤;重金属

中图分类号：X833

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）10-0115-03

1引言

土壤是地球最重要的自然资源，是人类赖以生存的物质基础，是自然环境的重要组成部分。土壤安全是农产品安全的基本保障。随着经济的发展，我国土壤重金属污染问题日益凸显，而土壤中重金属含量是评价土壤污染状况的重要指标，因此，探索快速、可靠测定土壤中重金属的方法具有重要的现实意义。

目前，测定土壤中重金属的方法主要有火焰原子吸收法（F-AAS）、石墨炉原子吸收法（GF-AAS）、原子荧光法（AFS）和电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）。F-AAS、GF-AAS和AFS不能同时检测多种元素，如须测试另一元素则要换相应的元素灯并且重新配制校准曲线，过程繁琐，分析速度慢。ICP虽可同时检测多元素，但对于痕量元素（Cd和Pb）的测定，准确度不高。由于电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）的灵敏度高、线性范围宽，检出限低和多元素同时测定等特点，是目前微量和痕量重金属分析最先进的技术。F-AAS、GF-AAS、AFS和ICP的前处理普遍采用电热板消解法，前处理较为麻烦，化学试剂用量大，赶酸时间长，不适宜处理大批量样品。而微波消解技术的运用使土壤前处理过程变得更简便。本文用王水微波消解样品，建立了ICP-MS法同时测定土壤中11种重金属元素的方法，并将该方法用于实际样品的测定，结果令人满意。

2实验部分

2.1主要仪器与试剂

实验中所用仪器及试剂见表1。

Cd、Co、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn、V、As、Tl元素标准储备溶液：10μg/mL，美国安捷伦科技有限公司。

2.2仪器工作条件

2.2.1ICP-MS工作条件

使用调谐液对仪器各项指标进行调试，使仪器灵敏度、氧化物、雙电荷、分辨率等各项指标达到测定要求。仪器主要测定条件：雾化器为高盐雾化器;功率为1240W;等离子体流量为15L/min;辅助气流量为o.811mm;雾化器流量为0.8L/min;分析模式为全定量，氦气模式;内标加入方式为在线加入。

2.2.2微波消解仪工作条件

微波消解仪工作程序见表2。

2.3样品前处理

准确称取0.1000g试样（已过100目）于Xpress反应罐中，用几滴去离子水润湿后加入6mLHC1和2mLHNO3，盖上瓶盖，将罐置于微波消解仪上。按表2程序消解，消解完成后，冷却到室温，过滤，定容至50mL。同时做空白。

3结果与讨论

3.1干扰及消除

ICP-MS中干扰分为质谱干扰和非质谱干扰（基体效应）两大类。质谱干扰来自同量异位素重叠;多原子或加合物离子;难熔氧化物离子和双电荷离子。通过选择没有干扰的同位数，设置最佳ICP条件、编辑校正方程、选择适合的标准一碰撞一反应模式来消除质谱干扰。非质谱干扰来自空间电荷效应、信号的抑制或增强效应和由高含量总溶解固体引起的物理效应。内标校正法是减小非质谱干扰的其中一个有效方法。本文选用元素Ge、Rh和Bi作为分析过程中轻、中和重质量元素的内标。

3.2曲线范围、相关系数和检出限

用11种标准储备液配制成各元素质量浓度分别为O、1.00、5.00、10.O、50.O、100、500μg/L系列混合标准工作溶液，按2.2进行测定。以质量浓度C为横坐标，质谱强度y为纵坐标绘制各元素标准曲线。测定平行空白溶液11次，以3倍相对标准偏差作为方法的检出限。线性方程、线性相关系数和方法检出限见表3。由表3可知各元素的相关系数均在3个9以上，检出限在0.004～0.090mg/kg，说明此法具有较高的检出能力。

3.3方法的准确度和精密度

按2.2所述的方法消解样品，设定好仪器参数进行上机测定。测定标准土壤样品GBW07408（GSS-8），平行测定6次，结果见表4。

由表4可见，11种重金属元素的测定平均值均在保证值范围内，且相对标准偏差（RSD）在6.8%内。该方法具有良好的准确度和精密度，满足土壤中重金属元素痕量分析的要求。

3.4实际样品的试验

按上述实验方法和选定的仪器条件，对江门市3种类型的土壤进行测试，结果见表5。由表5可知，11种金属元素的检测结果符合GB15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准（保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值）的要求。

4结论

微波消解ICP-MS法同时测定土壤中Cd、Co、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn、V、As、Tlll种重金属元素，线性范围宽，检出限低，准确度和精密度高，而且操作简便，适合大批量土壤中重金属元素的分析。利用建立的方法测定了江门市3种类型土壤中的重金属元素，结果符合土壤环境质量二级标准的要求，为土壤中重金属元素的测定提供了快速、可靠的分析方法。

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