微波消解ICPMS法同時測定土壤中的多種重金屬元素研究

　　1引言 
　　土壤中某些有害的重金屬元素被植物所吸收，重金屬通過食物鏈富集影響人們的身體健康，因而環境樣品土壤中重金屬元素的監測和污染控制工作十分重要。在傳統的加熱酸解法消解的過程中，試劑用量大，耗時長，一次處理的樣品量少；本文采用微波消解技術，采用硝酸-鹽酸―氫氟酸體系消解，能在高溫、高壓下迅速破壞其中的有機物，在電熱消解儀上趕走高氯酸，該法處理樣品量大，耗時短，大大減少了酸試劑用量。ICP-MS 作為新發展起來的無機元素分析測試技術，彌補了原子吸收法、分光光度法的缺點，具有靈敏度高、動態線性范圍寬、分析速度快、多元素同時快速分析等優點[1～4]。在ICP-MS分析中，本文采用以內標 （Sc、Ge、Bi、In、Rh）進行校正，提高了分析結果的準確度。 
　　2材料與方法 
　　2.1儀器及試劑 
　　微波消解儀（美國CEM），電熱消解儀（北京安南科技），美國安捷倫公司 7700e電感耦合等離子體質譜儀，進樣系統采用石英同心MircoMist霧化器，獨特的氦 （He） 碰撞模式排除幾乎所有的多原子離子干擾，全新數字控制式射頻匹配的RF發生器和第三代八極桿碰撞/反應池系統 （ORS3）及四極桿質量分辨器，主要工作參數見表1。 
　　2.2實驗方法 
　　2.2.1標準溶液的配制 
　　用2.1 中標準儲備溶液稀釋成一個混合標準溶液，Be、V、Cr、Cu、Mn、Pb、Ag、Co、Ni、Zn、Cd、Sb、Tl待測元素的含量分別為0、5、10、20、50、100ug·L-1的標準系列，均用5%硝酸作為稀釋液。 
　　2.2.2內標溶液的配制 
　　用2.1 中混合內標儲備溶液配制成一個混合內標溶液Sc、Ge、Bi、In、Rh稀釋成混合內標溶液1.0μg·9mL-1。 
　　2.2.3樣品前處理 
　　土壤樣品經四分法縮分后自然風干，去除植物殘體、石子等雜物，采用四分法研磨混勻后過100目尼龍篩，分裝在密封袋中保存備用。混合、粉碎、研磨等處理過程均使用非金屬工具。 
　　2.2.4樣品的制備 
　　準確稱取0.2000g（精確至0.0001g）經預處理的土壤樣品于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入3.0mL硝酸、1.0mL鹽酸浸泡過夜，再加4.0 mL氫氟酸，按微波消解程序（表2）上機消解后，再加 0.8mL高氯酸將消解罐于可調電熱板上蒸至近干（＜ ．５ｍＬ），用５％ ＨＮＯ３ 定容于５０ｍＬ 容量瓶中。 同時做試劑空白。 土壤標準 物質ＧＢＷ０７４２８ 處理方法與樣品相同。 ＭＳ法同時測定土壤中的多種重金屬元素研究 環境與安全 土壤樣品微波消解工作程序功率／Ｗ 溫度／ 升溫時間／ｍｉｎ保持時間／ｍｉｎ 儀器測定將上述標準溶液、樣品及空白溶液等 ，在儀器的最 佳工作參數條件下 ，按儀器操作規程 ，進行標準曲線的 繪制、空白及樣品測定。 儀器條件的優化ＩＣＰ ＭＳ為提高分析靈敏度 ，盡可能降低各種干 ，而入射功率、載氣流量是影響元素氧化物離子、雙電荷離子等多原子離子產率的主要因素 ，因此使用調諧液 ５９Ｃｏ １４０Ｃｅ ２０５Ｔｌ 含量為１ 對儀器進行調諧 ，該調諧液涵蓋了高、中、低各個質量范圍的元 ＭＳ的靈敏度和穩定性達到最佳要 同時采用在線方式加入內標，其工作過程及原 ：任何情況下都可能存在基體抑制效應，校正曲線 是根據分析信號與內標信號的比值繪制的 ，通過這種方 法消除基體抑制效應。 樣品消解過程的優化與傳統的消解方法比較 ，微波消解法具有耗時短、 簡便、化學試劑量少等優點。 土壤是難消解的物質 氯酸具有極強的氧化性，電熱消解儀上加入高氯酸更能 使樣品消解完全。 實驗證明 ，加入過量鹽酸會影響元素 測定的準確性 ，加入１ ．０ｍＬ 鹽酸就可以達到消解效果 而又不影響元素的測定結果 ；加入過量的高氯酸會使空 白值增加且趕酸耗時長 ，趕不盡會對儀器部件有腐蝕作 ，因此０．８ｍＬ 高氯酸就可以將土壤全部消解 ；趕不盡 過量氫氟酸會對石英器材有腐蝕作用 ，加入４ ．０ｍＬ 氟酸就可以達到飛硅效果。此外 ，還對氫氟酸和高氯酸 兩者的加入順序進行了優化 ，先加入高氯酸再加入氫氟 ，會發現消解的固體增加。因此 ，實驗采用先加氫氟 酸趕盡后再加高氯酸。 工作曲線及檢出限測定２ 中的標準溶液，繪制各元素標準曲線 線性相關系數Ｒ、質量數和內標見表 可見，各元素 標準曲線的線性相關性均在０ ．９９９０ 以上。 其中 ，檢出 限的計算方法為重復測定７ 次全程序空白溶液 ，取其標 準偏差的３ 倍作為方法的檢出限。 各元素標準曲線的參數元素質量數 內標 工作曲線 線性 檢出限／ Ｃｏ５９ ．０１Ｎｉ ６０ ．０４Ｃｕ ６３ ．００７Ｃｒ ５２ ．０５Ｚｎ ６６ ．１６Ａｇ １０８ Ｃｄ１１１ ．０２Ｓｂ １２１ ．０７Ｐｂ ２０８ ．０２Ｔｌ ２０５ ．００６Ｍｎ ５５ 標準物質分析應用本法對土壤標準品ＧＢＷ０７４２８ 的測定結果見 應用本法對土壤標準品（ＧＢＷ０７４２８）的測定結果與標準值基本吻合 ，測定 ＲＳＤ 均小于５％ 土壤標準品ＧＢＷ０７４２８測定結果（ｎ＝ 元素標準值／（ｍｇ ／ｋｇ 測定值／（ｍｇ／ｋｇ ＲＳＤ／％元素 標準值／（ｍｇ ／ｋｇ 測定值／（ｍｇ／ｋｇ ＲＳＤ／％Ｚｎ ９６ Ｃｏ１４ Ｎｉ３３ Ｃｕ２７ Ｐｂ３１ Ｃｒ７０ Ｍｎ６８８ 實際樣品的測定利用建立的檢測方法對達州市某地區隨機采制的 兩個土壤樣品進行元素含量測定 ，測定結果見表５ 土壤樣品測定結果ｍｇ ／ｋｇ 元素 土壤１ 元素土壤 Ｚｎ７３ ．９６Ａｇ ．０８５Ｃｏ １５ ．２７６Ｎｉ ３５ ．６５Ｃｕ ２５ Ｐｂ２２ ．５７Ｃｒ ７１ Ｍｎ６１８ 。

結語

本文選擇采用微波消解的樣品前處理方法 ，結合電 感耦合等離子體質譜技術 ，建立了土壤中多元素的快速 同時測定方法。 通過標準物質試驗的驗證 ，該方法具有 準確、快速、靈敏度高、檢出限低等優點 ，適用于土壤中 １３ 種元素同時測定。