微波消解ICP-MS法同时测定土壤中的多种重金属元素研究
1引言
土壤中某些有害的重金属元素被植物所吸收，重金属通过食物链富集影响人们的身体健康，因而环境样品土壤中重金属元素的监测和污染控制工作十分重要。在传统的加热酸解法消解的过程中，试剂用量大，耗时长，一次处理的样品量少；本文采用微波消解技术，采用硝酸-盐酸―氢氟酸体系消解，能在高温、高压下迅速破坏其中的有机物，在电热消解仪上赶走高氯酸，该法处理样品量大，耗时短，大大减少了酸试剂用量。ICP-MS 作为新发展起来的无机元素分析测试技术，弥补了原子吸收法、分光光度法的缺点，具有灵敏度高、动态线性范围宽、分析速度快、多元素同时快速分析等优点[1～4]。在ICP-MS分析中，本文采用以内标 （Sc、Ge、Bi、In、Rh）进行校正，提高了分析结果的准确度。
2材料与方法
2.1仪器及试剂
微波消解仪（美国CEM），电热消解仪（北京安南科技），美国安捷伦公司 7700e电感耦合等离子体质谱仪，进样系统采用石英同心MircoMist雾化器，独特的氦 （He） 碰撞模式排除几乎所有的多原子离子干扰，全新数字控制式射频匹配的RF发生器和第三代八极杆碰撞/反应池系统 （ORS3）及四极杆质量分辨器，主要工作参数见表1。
2.2实验方法
2.2.1标准溶液的配制
用2.1 中标准储备溶液稀释成一个混合标准溶液，Be、V、Cr、Cu、Mn、Pb、Ag、Co、Ni、Zn、Cd、Sb、Tl待测元素的含量分别为0、5、10、20、50、100ug·L-1的标准系列，均用5%硝酸作为稀释液。
2.2.2内标溶液的配制
用2.1 中混合内标储备溶液配制成一个混合内标溶液Sc、Ge、Bi、In、Rh稀释成混合内标溶液1.0μg·9mL-1。
2.2.3样品前处理
土壤样品经四分法缩分后自然风干，去除植物残体、石子等杂物，采用四分法研磨混匀后过100目尼龙筛，分装在密封袋中保存备用。混合、粉碎、研磨等处理过程均使用非金属工具。
2.2.4样品的制备
准确称取0.2000g（精确至0.0001g）经预处理的土壤样品于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入3.0mL硝酸、1.0mL盐酸浸泡过夜，再加4.0 mL氢氟酸，按微波消解程序（表2）上机消解后，再加 0.8mL高氯酸将消解罐于可调电热板上蒸至近干（＜ ．５ｍＬ），用５％ ＨＮＯ３ 定容于５０ｍＬ 容量瓶中。 同时做试剂空白。 土壤标准 物质ＧＢＷ０７４２８ 处理方法与样品相同。 ＭＳ法同时测定土壤中的多种重金属元素研究 环境与安全 土壤样品微波消解工作程序功率／Ｗ 温度／ 升温时间／ｍｉｎ保持时间／ｍｉｎ 仪器测定将上述标准溶液、样品及空白溶液等 ，在仪器的最 佳工作参数条件下 ，按仪器操作规程 ，进行标准曲线的 绘制、空白及样品测定。 仪器条件的优化ＩＣＰ ＭＳ为提高分析灵敏度 ，尽可能降低各种干 ，而入射功率、载气流量是影响元素氧化物离子、双电荷离子等多原子离子产率的主要因素 ，因此使用调谐液 ５９Ｃｏ １４０Ｃｅ ２０５Ｔｌ 含量为１ 对仪器进行调谐 ，该调谐液涵盖了高、中、低各个质量范围的元 ＭＳ的灵敏度和稳定性达到最佳要 同时采用在线方式加入内标，其工作过程及原 ：任何情况下都可能存在基体抑制效应，校正曲线 是根据分析信号与内标信号的比值绘制的 ，通过这种方 法消除基体抑制效应。 样品消解过程的优化与传统的消解方法比较 ，微波消解法具有耗时短、 简便、化学试剂量少等优点。 土壤是难消解的物质 氯酸具有极强的氧化性，电热消解仪上加入高氯酸更能 使样品消解完全。 实验证明 ，加入过量盐酸会影响元素 测定的准确性 ，加入１ ．０ｍＬ 盐酸就可以达到消解效果 而又不影响元素的测定结果 ；加入过量的高氯酸会使空 白值增加且赶酸耗时长 ，赶不尽会对仪器部件有腐蚀作 ，因此０．８ｍＬ 高氯酸就可以将土壤全部消解 ；赶不尽 过量氢氟酸会对石英器材有腐蚀作用 ，加入４ ．０ｍＬ 氟酸就可以达到飞硅效果。此外 ，还对氢氟酸和高氯酸 两者的加入顺序进行了优化 ，先加入高氯酸再加入氢氟 ，会发现消解的固体增加。因此 ，实验采用先加氢氟 酸赶尽后再加高氯酸。 工作曲线及检出限测定２ 中的标准溶液，绘制各元素标准曲线 线性相关系数Ｒ、质量数和内标见表 可见，各元素 标准曲线的线性相关性均在０ ．９９９０ 以上。 其中 ，检出 限的计算方法为重复测定７ 次全程序空白溶液 ，取其标 准偏差的３ 倍作为方法的检出限。 各元素标准曲线的参数元素质量数 内标 工作曲线 线性 检出限／ Ｃｏ５９ ．０１Ｎｉ ６０ ．０４Ｃｕ ６３ ．００７Ｃｒ ５２ ．０５Ｚｎ ６６ ．１６Ａｇ １０８ Ｃｄ１１１ ．０２Ｓｂ １２１ ．０７Ｐｂ ２０８ ．０２Ｔｌ ２０５ ．００６Ｍｎ ５５ 标准物质分析应用本法对土壤标准品ＧＢＷ０７４２８ 的测定结果见 应用本法对土壤标准品（ＧＢＷ０７４２８）的测定结果与标准值基本吻合 ，测定 ＲＳＤ 均小于５％ 土壤标准品ＧＢＷ０７４２８测定结果（ｎ＝ 元素标准值／（ｍｇ ／ｋｇ 测定值／（ｍｇ／ｋｇ ＲＳＤ／％元素 标准值／（ｍｇ ／ｋｇ 测定值／（ｍｇ／ｋｇ ＲＳＤ／％Ｚｎ ９６ Ｃｏ１４ Ｎｉ３３ Ｃｕ２７ Ｐｂ３１ Ｃｒ７０ Ｍｎ６８８ 实际样品的测定利用建立的检测方法对达州市某地区随机采制的 两个土壤样品进行元素含量测定 ，测定结果见表５ 土壤样品测定结果ｍｇ ／ｋｇ 元素 土壤１ 元素土壤 Ｚｎ７３ ．９６Ａｇ ．０８５Ｃｏ １５ ．２７６Ｎｉ ３５ ．６５Ｃｕ ２５ Ｐｂ２２ ．５７Ｃｒ ７１ Ｍｎ６１８ 。
结语
本文选择采用微波消解的样品前处理方法 ，结合电 感耦合等离子体质谱技术 ，建立了土壤中多元素的快速 同时测定方法。 通过标准物质试验的验证 ，该方法具有 准确、快速、灵敏度高、检出限低等优点 ，适用于土壤中 １３ 种元素同时测定。
