電感耦合等離子質譜儀測定江西某地區大米中重金屬的方法研究

吳坷 朱樹香

(江西省地質礦產勘查開發局九一二大隊，江西 鷹潭 335000）

一、實驗部分

（一）材料與儀器

電感耦合等離子體質譜儀，石墨消解儀，微波消解儀。

（二）試劑

市售大米：用高速粉碎機將大米粉碎均勻，裝入樣品袋備用；國家標準大米物質（T07187QC）：購自國家標準物質研究中心；硝酸：分析純，德國Merck；高氯酸：優級純，廣東光華科技股份有限公司；30%過氧化氫：優級純，廣東光華科技股份有限公司；氬氣（Ar）：純度99.999%，廣西國信氣體研究有限公司；氦氣（He）：純度99.999%，廣西國信氣體研究有限公司；無機元素混合溶液標準物質（50μg/mL）：含有鉛、鎘、鉻、鋅、銅、鎳、鋇、錳、鐵、鎂、砷、鋁、鈣、鉀、鈉16種元素（中國計量科學研究院）；內標元素儲備液（100mg/mL）：由元素（Bi、Ge、In、Re、Rh、Sc）濃度均為的混合標準儲備液稀釋為10mg／L（5%HNO3介質）（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

（三）實驗方法

1.標準曲線的配制

使用50μg/mL的混合標準溶液稀釋100倍成為500ng/mL的混合標準工作溶液，在50mL的容量瓶中分別加入0、0.4mL、0.8mL、0.12mL、0.16mL、0.20mL的混合溶液，在容量瓶中分別加入1mL的硝酸，用超純水定容至50mL，搖勻備測。配制得到濃度為0、4、8、12、16、20ng/mL的標準系列溶液。

2.樣品前處理

（1）微波消解。在微波消解罐中加入5mL的硝酸進行預處理，避免消解罐中殘留元素對實驗結果造成影響。稱取樣品0.5g放入微波消解內罐中,加入5mL硝酸,蓋好蓋子放置1h，扭緊罐蓋,對樣品進行消解。待冷卻后取出消解罐,慢慢打開罐蓋進行排氣,再用少量的超純水沖洗內蓋,將消解罐放在控溫電熱板上,在100℃下加熱30min,用超純水定容至25mL,混勻備用,同時做空白試驗。（2）濕法快速消解。稱取樣品0.5g于立式離心管中，加入5mL硝酸，將其放在120℃的石墨爐消解儀上消解1.5小時，消解完畢之后直接在120℃的石墨爐消解儀上進行趕酸至溶液澄清透明，取出離心管，冷卻后用超純水定容至25mL，混勻備用，同時做空白試驗。

3.消解體系的選擇

在測定大米中的鉛、鎘、鉻實驗中，選取硝酸、硝酸+過氧化氫、硝酸+高氯酸三種不同的消解體系對大米進行消解測定，分析測定值。（1）硝酸體系取大米樣品0.5g于消化管中，加入5mL的硝酸，放置在石墨消解儀上加熱，消解至溶液變澄清，大約余量為1-2mL時取出，定容至25mL待測。（2）硝酸+過氧化氫體系取大米樣品0.5g于消化管中，加入5mL的硝酸，在石墨消解儀上加熱，當反應不大量冒黃煙時，加入1mL的過氧化氫進行加熱，若溶液尚未變澄清，則不斷添加過氧化氫進行消解，直至溶液變澄清，在溶液剩余1-2mL時取出定容待測。

二、結果與討論

（一）消解條件的確定

在消解過程中的對實驗結果造成影響的因素包括消解體系、消解時間、消解溫度以及其他因素，對以上因素進行分析討論確定最佳的消解條件。第一，消解體系的確定。分別使用硝酸、硝酸+過氧化氫、硝酸+高氯酸三種消解體系對大米樣品進行消解。實驗結果表示三種不同消解體系得出的測定值偏差較小，結果基本一致，證明樣品使用三種消解體系均能消解完全。硝酸+高氯酸對于復雜樣品的消解十分有效，但對消解過程的控制較為復雜，對消解的技巧也有一定要求，操作不當不僅導致實驗失敗還會發生爆炸的危險，風險較大不建議使用。硝酸+過氧化氫體系在大米的消解中，測定值與使用硝酸進行消解得出的測定值相差甚微。消解效果相同，選用越簡單的消解體系，引入的污染也就越少。酸的使用減少，人員的安全性隨之增加，并能夠降低對環境的污染。在對大米中重金屬的測定實驗中，最終確定以硝酸作為消解液對大米樣品進行消解。第二，消解溫度的選擇取四份等量的大米分別放入立式離心管中，分別加入等量硝酸，將樣品分別于80°，100°，120°，140°的溫度下進行樣品消解，消解完成后統一進行趕酸，趕酸完畢定容至25mL上機測定分析。通過實驗測試不同溫度下樣品的含量，實驗結果表示鉛、鎘、鉻元素均在消解溫度為120°時消解效果最佳。

（二）加標回收率

用加標回收率來確定測定值是否可用，對樣品中待測元素進行加標試驗。分別稱取0.5g的樣品放入消解管中，為了驗證試驗的準確性，根據三個不同水平分別加入0.1mL，0.3mL，0.5mL的混合標準工作溶液（1μg/L）。實驗結果如表3，鉛的回收率范圍在103.36%-106.82%之間，鎘的回收率范圍在92.63%-98.15%之間，鉻的回收率范圍在91.20%-98.59%之間。回收率較高滿足檢測要求。

（三）前處理方法的比對

為驗證方法的可行性，分別用濕法快速消解方法和微波消解方法測定大米質控樣的鉛、鎘、鉻元素含量，比較二者測定含量是否在質控范圍內。為保證實驗結果的可信度，對每一份樣品都做3次平行取樣品均值。實驗結果表示：兩種消解方法的測定值均在標準范圍內，二者偏差較小，故兩種消解方法的測定效果可被認定為基本一致。