ICP-MS等離子體質譜法測定土壤中鉻鎳銅鋅砷鎘鉛元素含量

黃麗娟 林文業 黃一帆 龍智翔 鄧衛利

（廣西分析測試研究中心，廣西 南寧 530022）

ICP-MS等離子體質譜法測定土壤中鉻鎳銅鋅砷鎘鉛元素含量

黃麗娟 林文業 黃一帆 龍智翔 鄧衛利

（廣西分析測試研究中心，廣西 南寧 530022）

建立ICP-MS等離子體質譜法一次進樣同時測定了土壤中重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb元素含量。實驗表明，該方法的線性范圍寬，線性相關系數在0.9994～0.9999范圍內；元素檢出限低，7種重金屬元素檢出限范圍為0.0218～0.405mg/kg；精密度良好，測定7種重金屬元素含量的相對標準偏差均＜4%；并與國家土壤標準物質實驗測定對照，其7種重金屬元素測定值均在標準值誤差范圍內，各元素的回收率在90.5%～108% 范圍內。結果表明，該方法簡便、快速、靈敏、準確，適用于土壤中7種重金屬元素含量的同時測定。

土壤；重金屬元素；等離子體質譜法

以往土壤中的砷、汞元素通常采用原子熒光光譜法測定，鉻、鎳、銅、鋅、鎘、鉛元素采用原子吸收光譜法或電感耦合等離子體原子發射光譜法等方法測定，而原子吸收光譜法只能單一元素分別測定，分析時間沉長。電感耦合等離子體原子發射光譜法雖然可多元素同時測定，但是由于土壤中某些重金屬元素含量較低，電感耦合等離子體原子發射光譜法的靈敏度受限制，以及測定中某些基體元素的譜線干擾難于消除，影響測定結果的精確性［1］。等離子體質譜法具有高靈敏度，精密度好，譜線相對簡單，動態線性范圍寬，可同時進行多元素快速檢測等特點［2］，在準確度和精密度達到檢測要求的同時，能大大提高分析效率。

本文采用 ICP-MS法一次進樣同時測定了土壤中重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb元素含量，對測定方法的線性范圍、檢出限、精密度、準確度等方法學指標進行了研究，建立了ICP-MS法測定土壤中砷鉛銅鋅鉻鎘鎳的方法。并采用國家土壤標準物質（GBW07401）、（GBW07402）、（GBW07404）、（GBW07405）、（GBW07406）、（GBW07407）測定對照，評價了方法的的準確性，測定結果均在標準值的誤差范圍內。結果表明，方法線性范圍寬、檢出限低、精密度好、準確度高。方法簡便、快速、靈敏、準確，適用于土壤中 7種重金屬元素含量的同時測定。

（一）實驗部分

1.主要儀器

X7 ICP-MS電感耦合等離子體質譜儀（美國熱電公司）；CEM MARS 5梯度升溫專用微波爐（美國培安公司）；Cascada超純水裝置（PALL公司）。

2.試劑、試液

硝酸（HNO3）：實驗用工藝超純；氫氟酸（GR）；高氯酸（GR）；超純水：電阻率≥18.2M/cm；砷鉛銅鋅鉻鎘鎳混合標準100μg/ml，（GSB 04-1767-2004），購于地球化學標準物質研究中心。

ICP-MS電感耦合等離子體質譜儀調諧混合標準溶液：Be(9),Co(90),In(115),Bi(209),U(238) 濃度為10μg/L，美國熱電公司提供；釔（Y）內標元素標準溶液：濃度為10μg/ml。

3.儀器測定條件

使用1.0μg/L濃度調諧混合標準溶液對儀器各項指標進行調整，通過對儀器各項參數的優化選擇，進行全質量范圍內的質量校正；釔內標元素標準溶液進行儀器工作條件最佳化選擇。使儀器在比較理想狀態時進行樣品分析。采用ICP-MS儀器測定條件如：

入射功率：1250W；霧化器流量：0.85L/min；冷卻器流量：13.0L/min；輔助氣流量0.76L/min；采樣錐孔徑：1.0mm，截取錐孔徑：0.7mm；掃描方式：跳峰；積分時間：0.5s；掃描次數：40次；采樣深度：7.0mm；采樣時間13s；霧化室溫度2℃。

4.實驗土壤試樣及土壤標準物質

土壤試樣采自廣西凌云浪伏茶場；國家土壤標準物質：GBW07401；GBW07402；GBW07404；GBW07405； GBW07406；GBW07407，購于國家標準物質研究中心。

5.試樣前處理

稱取0.2克試樣，加少量水潤濕后，加入4ml硝酸，于專用微波爐消解70分鐘，冷卻后，加0.2mL高氯酸；4.0mL氫氟酸，于200℃電熱板消化至氫氟酸、高氯酸蒸發完后，加4mL硝酸，用超純水定容至50ml，待測。對照標準物質與以上試樣平行處理。

6.標準系列配制

砷、鉛、銅、鋅、鉻、鎘、鎳元素混合標準系列溶液濃度配制。根據表1所列的系列濃度范圍，取一定量的砷、鉛、銅、鋅、鉻、鎘、鎳標準溶液于系列50mL容量瓶中，逐級稀釋成一系列標準使用溶液，同時加入4mL硝酸，用水稀釋至50mL。

采用釔內標元素：釔標準液濃度為0.5μg/ml，介質為5%(v/v)HNO3。

表1 標準系列溶液濃度配制

（二）結果與討論

1.分析元素同位素及檢出限

在質譜測定中，分析元素同位素的選擇是在避開同質異序數和氧化物等多原子離子干擾的前提下，盡可能選擇豐度大、干擾小、靈敏度高的同位素。某些同位素受到ArCl和ClO的影響，應避開［3］。表2列出了所選擇的同位素。在ICP-MS法元素分析中，多元素離子或復合離子會干擾測定，如As會受到ArCl的嚴重干擾。通過同位素及同量異位素之間關系的換算，推出校正因子，將校正因子寫入儀器校正軟件中在測定過程中儀器會自動進行校正［4］。本方法通過試驗，選擇如表 2中的同位素測定，以減少干擾。選擇釔（89Y）內標元素的方法來校正由于樣品中基體效應和儀器分析信號漂移對測量所造成的影響。

在上述選定的儀器測定參數及測定條件下，將配制的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb元素混合標準系列溶液用 ICP-MS等離子體質譜法測定各元素強度，同時吸入內標元素釔標準溶液，繪制標準曲線，結果見表2。

方法檢出限，根據目標元素在對空白溶液進行平行11次測量，計算得各元素標準偏差、檢出限、標準曲線相關系數，如表2。若取樣量為0.2克，定容50 mL，計算得出Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb元素含量的檢出限分別為 0.405；0.430；0.188；0.292;0.245；0.022；0.022mg/kg。結果見表2。

表2 ICP-MS法測定元素同位素及檢出限

由表1結果可知，Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb元素含量在0～200μg·L-1濃度范圍內，標準曲線線性良好，回歸方程為y=b+ax，相關系數r=0.9996～0.9999。

2.精密度試驗結果

稱取同一土壤樣品 6份，按樣品前處理方法進行消解，和所選定的ICP-MS測定條件，對土壤中7種重金屬元素進行平行6次測定，由表3中所列的統計結果可見，重復性RSD＜4%，方法精密度令人滿意。

表3 精密度試驗結果

3.國家土壤標準物質準確度試驗結果

為了考察方法的準確性，實驗采用國家一級標準物質土壤（GBW07401）、（GBW07402）、（GBW07404）、（GBW07405）、（GBW07406）、（GBW07407）中重金屬元素分析質量控制驗證。從表 4結果可見，所測得的國家土壤標準物質元素結果在標準值的誤差范圍內。各元素回收率在90.5%～108% 范圍內，結果表明，該方法具有較好的準確度。

表4 準確度試驗結果

4.實際樣品測定結果

表5 土壤樣品測定結果

（三）結論

采用ICP-MS等離子體質譜法同時測定土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb元素含量，方法用密封微波爐消解技術溶樣。優化選擇分析元素同位素，以 Y為內標校正系統，建立了ICP-MS法測定土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb元素含量的分析方法。對國家 6個一級標準物質土壤（GBW07401）、（GBW07402）、（GBW07404）、（GBW07405）、（GBW07406）、（GBW07407）中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb元素含量分析質量控制驗證。評價了方法的的準確性，測定值均在標準值誤差范圍內。并對采自廣西凌云浪伏茶場實際土壤試樣進行測定，其 7種重金屬元素含量未發現異常。結果表明，方法線性范圍寬、檢出限低、精密度好、準確度高，能夠快速、準確地測定土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb元素含量。

[1] 王荔楊,雁澤林,守麟,等.土壤、沉積物系列標準物質中 38種元素的ICP-MS定值[J].分析測試學報, 2002,5(21):9-12.[2] 劉虎生,邵宏翔.電感耦合等離子體質譜技術與應用[M].北京:化學工業出版社,2005.

[3] 李百靈,周健,申治國等.ICP-AES和 ICP-MS法測定大米中的微量元素[J].光譜實驗室,2002,19(3):420-422.

[4] 謝建濱,劉桂華.ICP-MS法測定水源水、出廠水、末梢水中 17種微量元素[J].環境與健康雜志,2000,17(3):175-177.

S151.9+5

A

1008-1151(2011)05-0102-02

2011-02-23

廣西壯族自治區直屬公益性科研院所基本科研業務費專項資助（2009ACZ06）

黃麗娟（1962－），女，廣西分析測試研究中心工程師，從事大型精密儀器分析工作。