电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中的重金属含量

徐雅晴 于纯纯 王智慧 张雯 姚杰(国家煤化工产品质量监督检验中心(安徽)，安徽 淮南 232001)

0 引言

2016年，国务院印发的《土壤污染防治行动计划》发布实施，对土壤污染状况的准确评估和监测提升至非常高的战略地位，尤其是重点关注土壤中镉、砷、汞、铅、铬等重金属污染，而检测土壤中重金属含量的方法与技术研究尤为重要。

目前，精密仪器的快速研发促进了重金属检测方法的迅猛发展，土壤中重金属的检测方法主要有电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电感耦合等离子体光谱法(ICP-AES)、原子吸收光谱法(AAS)、分光光度计法(Absorption Photometry)等，其中ICP-MS法精度最高，但检测的稳定性容易受到基质的影响；重金属含量多采用ICP-AES法进行检测。而采用这种分析方法，需要对土壤样品进行消解前处理，通常采用的是湿法消解和微波消解两种方式。与湿法消解相比，微波消解在操作环境方面有很大的优势，而且大大缩短了消解时间，能耗、试剂和样品等消耗均大幅降低；同时，ICP-AES可以快速、有效、准确地对多种重金属同时检测。通过对土壤的分析和考察，使用微波消解-ICP-AES法对土壤样品中多种重金属含量同时检测。

1 试验部分

1.1 试验样品及消解

土壤样品采自淮南市潘东矿周边农田，分别加入国家土壤成分分析标准物质(GBW07402(GSS-2))和(GBW07403(GSS-3))进行质量控制。称取0.2g土壤样品至消解罐中，加入浓盐酸10mL、硝酸5mL、高氯酸2mL和氢氟酸2mL，摇匀、加盖静置5min后，放入微波消解仪中，按图1所示设置温度曲线，消解结束后赶酸，用一级水定容至50mL容量瓶中待测。以上化学试剂均为优级纯。

1.2 实验装置

图1 消解温度曲线

采用ICP-AES对土壤样品中铅、镉、铜和镍四种重金属含量同时进行检测，仪器为ICAP 6300型电感耦合等离子体发射光谱仪(美国赛默飞)，仪器工作条件设置如表1所示。

表1 电感耦合等离子体发射光谱仪工作参数

1.3 实验方法

将购买的四种单元素有证标准物质(1000mg·L-1)，配制浓度 均 为0mg/L、0.1mg/L、0.2mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L和2.0mg/L的工作标准溶液。以重金属浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标，绘制标准曲线，线性回归方程和相关系数R2见表2。

对20次空白溶液进行测定，按式(1)计算得出方法检出限(以D计，单位μg/mL)。

加标回收率以A计，按式(2)计算：

2 试验结果与分析

ICP-AES法检测重金属含量(0mg/L～2.0mg/L)的标准曲线及最低检出限如表2所示。

表2 标准曲线和最低检出限

结果表明，4种重金属元素含量在0mg/L～2.0mg/L范围内的标准曲线的线性相关系数R2均大于0.9995，方法最低检出限均低于参考值，即仪器在线性范围内检测结果是可靠的，具有较高的测量精度。土壤样品检测结果如表3所示。

根据表3中结果，土壤样品中铅、镉、铜和镍四种重金属元素含量均低于GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准的限定值要求，该片区农田的四种元素含量没有受到矿区的影响，基本上对农作物不构成重金属超标的污染和危害。样品回收率在80%～120%范围内，结果正确、可信。

在试验中，ICP-AES法还具有操作简单、耗时少，通过配制混合标准溶液的方法实现多种元素同时测定，不仅减轻了检测人员的工作强度，还避免了样品检测周期过长而导致的结果偏差。此外，微波消解在样品和试剂消耗量等方面具有明显优势。

3 结语

使用微波消解处理样品，并采用ICP-AES法对土壤样品中铅、镉、铜和镍四种重金属元素含量进行检测，结果表明：

(1)使用ICP-AES法检测土壤样品中铅、镉、铜和镍四种重金属元素，均具有很好的线性(线性相关系数R2>0.9995)，且方法最低检出限均低于参考值，具有较高的测量精度。

表3 样品检测结果

(2)土壤样品中铅、镉、铜和镍四种重金属均低于GB 15618—1995二级标准的限定值要求，回收率在80%～120%范围内，结果正确、可信。

采用微波消解处理土壤样品后，使用ICP-AES法同时测定铅、镉、铜和镍四种重金属元素，可以确保检测数据准确、精确的同时，减轻检测人员的工作强度，减少样品和试剂的消耗量。