ICP-MS 法测定土壤中5 种痕量重金属元素实验研究

李璐 王瑾 赵兢兢 王慧

（1. 辽宁北方环境保护有限公司，辽宁沈阳 110161；2. 辽宁北方环境检测技术有限公司，辽宁沈阳 110161；3. 辽宁天益达环境工程技术有限公司，辽宁沈阳 110161）

1 引言

土壤是环境的重要组成要素，是人类赖以生存的载体，如被污染将直接影响到农作物的生长，甚至会通过食物链对人体健康产生危害。如果银、铋、钼、锑、铊5 种痕量重金属元素在土壤中含量过高，会导致人类心脏及肝脏损伤，呼吸困难、肺部病变，严重的甚至会引起急性中毒［1］。因此检测分析土壤中银、铋、钼、锑、铊5 种重金属具有现实意义。本文采用石墨消解仪与电感耦合等离子体质谱仪相结合测定土壤中的重金属。石墨消解仪是现今实验中常用的前处理装置，原理同电热板，与电热板相比其具有平行性好、加酸量小等特点。电感耦合等离子体质谱仪相比火焰原子吸收和ICP－OES，具有低检出限的特点；相比石墨炉分光光度计具有高精密度、线性范围宽和多种元素同时测定的特点［2］。本文建立了石墨消解仪、四酸消解法对样品进行前处理，ICP－MS 法同时测定土壤中5 种痕量重金属元素的方法［3］。

2 分析方法

2.1 实验仪器与试剂

实验中所用仪器包括美国赛默飞公司电感耦合等离子体质谱仪（ICP－MS iCAP－RQ）、北京莱伯泰科公司石墨消解仪（EHD36）；化学试剂包括硝酸、盐酸、氢氟酸和高氯酸，型号规格均为优级纯，银、铋、钼、锑、铊标液为国家有色金属及电子材料分析测试中心生产的24 种元素标准混合溶液。

2.2 样品前处理

称取0.1 g 左右土壤标准样品，用少量纯水润湿，加入5.0 mL 盐酸100 ℃消解45 min，冷却加入10.0 mL 硝酸100 ℃消解30 min，冷却加入5.0 mL氢氟酸100 ℃消解30 min，最后冷却加入2.0 mL 高氯酸，加盖升温至120 ℃加热3 h，开盖160 ℃继续消解，待冒白烟并蒸至内容物呈黏稠状，冷却后用（1＋99）硝酸定容至50 mL，摇匀，待测。土壤样品消解的同时做3 个全程序空白实验。

2.3 ICP－MS 工作参数

功率1 150 W；截取锥孔径1.0 mm；采样锥孔径1.2 mm；冷却器流量15 L/min；辅助器流量0.8 L/min；雾化器流量1.0 L/min；跳峰3 点/质量；停留时间10 ms/点；扫描次数40 次；测量时间60 s。

2.4 仪器条件的优化

仪器使用前，采用调谐液对仪器进行调谐，以保证ICP－MS 的灵敏度和稳定性达到最佳要求，同时采用在线内标加入法进行校正，提高分析结果的准确度。

3 结果与讨论

3.1 标准曲线和检出限

按ICP－MS 仪器工作参数设定，选取标准曲线浓度为0，0.5，1.0，5.0，10.0，30.0，50.0 μg/L。经测定，银、铋、钼、锑、铊5 种元素标准曲线相关系数均在0.999 0以上，检出限分别为0.02，0.10，0.20，0.30，0.04 mg/kg，说明该方法具有很好的线性范围和检出能力。

3.2 方法准确度和精密度

采用石墨消解仪，按2.2 所述的方法消解样品，测定标准土壤样品GSS4，GSS23，GSS27，并对实际样品进行加标，平行测定6 次，结果见表1（样品测定值为平行样的平均值）。

表1 准确度和精密度测定结果 mg/kg

由表1 可见，标土GSS4 和GSS23 中银元素测定值均低于保证值的下限，GSS27 中银元素测定值在保证值范围内，相对标准偏差在2.2%～5.4%之间，加标回收率为95%。标土GSS4 和GSS27 中铋元素测定值均在保证值范围内，GSS23 中铋元素测定值低于保证值的下限，相对标准偏差在2.5%～4.8%之间，加标回收率为96%。3 个标土中钼元素测定值均在保证值范围内，相对标准偏差在1.4%～5.0%之间，加标回收率为92%。标土GSS4 和GSS27 中锑元素测定值均在保证值范围内，GSS23 中锑元素测定值低于保证值的下限，相对标准偏差在2.4%～6.3%之间，加标回收率为94%。3 个标土中铊元素测定值均在保证值范围内，相对标准偏差在3.4%～6.2%之间，加标回收率为91%。银、铋、锑3 种元素部分标土测定值低于保证值下限，说明该元素含量低于检出限的4 倍即测定下限时，未能准确测定出该元素，并且浓度越高相对标准偏差越低，平行性越好。测定值越趋近于检出限，相对标准偏差越大。

4 结论

采用石墨消解仪，盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸四酸全消解体系，ICP-MS 法测定土壤中银、铋、钼、锑、铊5 种痕量元素的含量，检出限为0.02～0.30 mg/kg，相对标准偏差为1.4%～6.3%，加标回收率为91%～96%。浓度低于测定下限时，测定结果偏低；浓度越高准确度越高，越接近中间值，加标回收率越高，相对标准偏差越低，平行性越好。本方法的建立为检测分析土壤中痕量元素提供了可行的分析方法。