微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中铜镍铬的研究

马荣生

(吉林市生态环境监控中心,吉林 吉林 132012)

近年来，随着"全国土壤污染状况详查"的展开，土壤重金属检测技术被从业者给与较高的关注度。常用的土壤重金属前处理消解方法有电热板法、微波消解法等题。电热板法耗时长，中间过程多，容易引起金属流失，微波消解法具有快速、准确的优点[1]。

电感耦合等离子发射光谱仪(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer，ICP-OES)通常用于金属常量分析，具有快速准确、线性范围宽、稳定性好的诸多优点。目前，基于ICP-OES的多向观测模式、单边校正技术、双边校正技术等来分析土壤中金属元素已经被大家开始关注[2]。本实验建立了微波消解-ICP-OES测定环境土壤中铜镍铬元素的方法，采用双边校正技术校正光谱干扰，具有快速、准确的特点。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

实验仪器采用德国耶拿PQ9000电感耦合等离子体发射光谱仪；微波消解仪为美国培安Mars5；氩气(?>99.99%)；物化探所标准物质GSS-13(华北平原)；国家有色金属及电子材料分析测试中心的铜镍铬混标溶液，浓度100mg/L，用2%HNO3稀释配置定量曲线。

由美国密理博纯水机制备纯水；硝酸、盐酸、氢氟酸为国药集团优级纯试剂；微波消解罐与所有玻璃容器先后用稀硝酸浸泡、自来水冲洗、超纯水冲洗后，烘干，待用。

1.2 微波消解仪程序设置

称量0.200±0.005 g干燥土壤标准物质放入微波消解罐，同步做消解空白及平行样品，依次加入2mL氢氟酸，2mL硝酸，1mL盐酸，将消解罐放进微波消解仪中按照表1程序进行消解。程序运行完毕后，冷却，将消解液转移至容量瓶中，反复冲洗消解罐，定容至50mL，待测。

表1 微波消解程序

1.3 观测模式选择

PQ9000矩管有轴向观测、径向观测两种观测模式，通常来说，轴向观测是沿等离子中心通道观测，观测光程延长，灵敏度增加，是用途最为广泛的观测模式。但是，轴向观测由于光程长，受到的物理干扰、电离干扰以及光谱干扰比较大；径向观测灵敏度相对低一些，但是避开干扰能力较强，特别适用于低质量数金属测定观测。

本实验配制1ppm的Mn溶液对ICP-OES进行灵敏度检测，对观测位置进行优化，参考各元素分析线的信背比以及干扰情况，最终确定了铜镍铬采用径向观测，谱线分别为327.393，231.604，267.716nm。

2 结果与讨论

2.1 ICP-OES仪器条件设置

将实验室内温度设为20±1℃，待室内温度稳定后，打开ICP-OES，点炬稳定20min后设置ICP-OES工作参数如表2所示。

表2 ICP-OES工作参数

2.2 干扰及消除

土壤中重金属元素的测试主要干扰不仅有化学干扰、物理干扰、电离干扰等非光谱干扰，还有谱线重叠等光谱干扰[3]。通过合理的设置谱线背景点、将部分元素积分点减至3个以下是避免光谱干扰的主要技术手段。另外，双边校正可以进行干扰背景扣除，进一步提升曲线线性质量，提高信背比，检出限有了明显改善。

2.3 校准曲线绘制及检出限

土壤中铜镍铬三个元素所占的含量，最终确定配置曲线浓度为0ppb、5ppb、10ppb、25ppb、50ppb、1ppm、2ppm的混合校准曲线。

在优化的实验条件下，连续21次空白测定，按照空白溶液3倍标准偏差计算检出限，如表3所示。

表3 方法检出限、校准曲线方程和相关系数

2.4 精密度和准确度

按照样品分析步骤测定物化探所标准物质GSS-13，测定6次取平均值，计算相对标准偏差RSD，同步进行加标回收实验。详见表4。

由表4可见，对土壤标准样品的测定值与证书推荐值基本吻合，GSS-13的RSD为0.11%～3.34%，加标回收率94%～117%。ICP-OES对标准物质的方法准确，精密度很好。

表4 土壤标准样品精密度和准确度测试结果

3 结论

本文基于ICP-OES的径向观测模式，采用双边校正方法扣除光谱干扰，进一步提升方法的检出限和精密度，建立了微波消解ICP-OES测定环境土壤中铜的方法。该方法简单快速，适用于环境监测领域的土壤铜镍铬的分析，实用性强。