电感耦合等离子质谱仪测定江西某地区大米中重金属的方法研究

吴坷 朱树香

(江西省地质矿产勘查开发局九一二大队，江西 鹰潭 335000）

一、实验部分

（一）材料与仪器

电感耦合等离子体质谱仪，石墨消解仪，微波消解仪。

（二）试剂

市售大米：用高速粉碎机将大米粉碎均匀，装入样品袋备用；国家标准大米物质（T07187QC）：购自国家标准物质研究中心；硝酸：分析纯，德国Merck；高氯酸：优级纯，广东光华科技股份有限公司；30%过氧化氢：优级纯，广东光华科技股份有限公司；氩气（Ar）：纯度99.999%，广西国信气体研究有限公司；氦气（He）：纯度99.999%，广西国信气体研究有限公司；无机元素混合溶液标准物质（50μg/mL）：含有铅、镉、铬、锌、铜、镍、钡、锰、铁、镁、砷、铝、钙、钾、钠16种元素（中国计量科学研究院）；内标元素储备液（100mg/mL）：由元素（Bi、Ge、In、Re、Rh、Sc）浓度均为的混合标准储备液稀释为10mg／L（5%HNO3介质）（国家有色金属及电子材料分析测试中心）。

（三）实验方法

1.标准曲线的配制

使用50μg/mL的混合标准溶液稀释100倍成为500ng/mL的混合标准工作溶液，在50mL的容量瓶中分别加入0、0.4mL、0.8mL、0.12mL、0.16mL、0.20mL的混合溶液，在容量瓶中分别加入1mL的硝酸，用超纯水定容至50mL，摇匀备测。配制得到浓度为0、4、8、12、16、20ng/mL的标准系列溶液。

2.样品前处理

（1）微波消解。在微波消解罐中加入5mL的硝酸进行预处理，避免消解罐中残留元素对实验结果造成影响。称取样品0.5g放入微波消解内罐中,加入5mL硝酸,盖好盖子放置1h，扭紧罐盖,对样品进行消解。待冷却后取出消解罐,慢慢打开罐盖进行排气,再用少量的超纯水冲洗内盖,将消解罐放在控温电热板上,在100℃下加热30min,用超纯水定容至25mL,混匀备用,同时做空白试验。（2）湿法快速消解。称取样品0.5g于立式离心管中，加入5mL硝酸，将其放在120℃的石墨炉消解仪上消解1.5小时，消解完毕之后直接在120℃的石墨炉消解仪上进行赶酸至溶液澄清透明，取出离心管，冷却后用超纯水定容至25mL，混匀备用，同时做空白试验。

3.消解体系的选择

在测定大米中的铅、镉、铬实验中，选取硝酸、硝酸+过氧化氢、硝酸+高氯酸三种不同的消解体系对大米进行消解测定，分析测定值。（1）硝酸体系取大米样品0.5g于消化管中，加入5mL的硝酸，放置在石墨消解仪上加热，消解至溶液变澄清，大约余量为1-2mL时取出，定容至25mL待测。（2）硝酸+过氧化氢体系取大米样品0.5g于消化管中，加入5mL的硝酸，在石墨消解仪上加热，当反应不大量冒黄烟时，加入1mL的过氧化氢进行加热，若溶液尚未变澄清，则不断添加过氧化氢进行消解，直至溶液变澄清，在溶液剩余1-2mL时取出定容待测。

二、结果与讨论

（一）消解条件的确定

在消解过程中的对实验结果造成影响的因素包括消解体系、消解时间、消解温度以及其他因素，对以上因素进行分析讨论确定最佳的消解条件。第一，消解体系的确定。分别使用硝酸、硝酸+过氧化氢、硝酸+高氯酸三种消解体系对大米样品进行消解。实验结果表示三种不同消解体系得出的测定值偏差较小，结果基本一致，证明样品使用三种消解体系均能消解完全。硝酸+高氯酸对于复杂样品的消解十分有效，但对消解过程的控制较为复杂，对消解的技巧也有一定要求，操作不当不仅导致实验失败还会发生爆炸的危险，风险较大不建议使用。硝酸+过氧化氢体系在大米的消解中，测定值与使用硝酸进行消解得出的测定值相差甚微。消解效果相同，选用越简单的消解体系，引入的污染也就越少。酸的使用减少，人员的安全性随之增加，并能够降低对环境的污染。在对大米中重金属的测定实验中，最终确定以硝酸作为消解液对大米样品进行消解。第二，消解温度的选择取四份等量的大米分别放入立式离心管中，分别加入等量硝酸，将样品分别于80°，100°，120°，140°的温度下进行样品消解，消解完成后统一进行赶酸，赶酸完毕定容至25mL上机测定分析。通过实验测试不同温度下样品的含量，实验结果表示铅、镉、铬元素均在消解温度为120°时消解效果最佳。

（二）加标回收率

用加标回收率来确定测定值是否可用，对样品中待测元素进行加标试验。分别称取0.5g的样品放入消解管中，为了验证试验的准确性，根据三个不同水平分别加入0.1mL，0.3mL，0.5mL的混合标准工作溶液（1μg/L）。实验结果如表3，铅的回收率范围在103.36%-106.82%之间，镉的回收率范围在92.63%-98.15%之间，铬的回收率范围在91.20%-98.59%之间。回收率较高满足检测要求。

（三）前处理方法的比对

为验证方法的可行性，分别用湿法快速消解方法和微波消解方法测定大米质控样的铅、镉、铬元素含量，比较二者测定含量是否在质控范围内。为保证实验结果的可信度，对每一份样品都做3次平行取样品均值。实验结果表示：两种消解方法的测定值均在标准范围内，二者偏差较小，故两种消解方法的测定效果可被认定为基本一致。