電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-OES)測定水系沉積物中6種重金屬元素

楊 華 張永剛

(1 天津市環境監測中心，天津 300191；2 天津創業環保集團股份有限公司，天津 300381)

0 引言

近年來，隨著經濟及工業化的快速發展，環境污染問題尤其是重金屬污染問題日益嚴重。在自然循環過程中，湖泊、河流及海洋等水系沉積物中匯集了大氣沉降、土壤及水體中的重金屬元素。河流沉積物是自然水體中重金屬的匯合潛在的污染源，當外界條件發生變化時，沉積物中的重金屬有可能釋放到上覆水體中，引起水體的“二次污染”[1]。沉積物中重金屬含量是評價水環境質量的重要指標。因此研究快速、準確測定重金屬的方法具有重要的現實意義[2-3]。重金屬樣品的測定中，樣品的前處理是一個重要環節，它直接影響測定的準確性。沉積物的前處理方法主要有濕法消解法和微波消解法[4-5]。自動消解儀是近兩年國內使用的比較先進的消解儀器，其能夠自動完成樣品的消解過程，提高消解效率及實驗的準確性和平行性，并且避免了實驗人員遭受化學試劑的危害。本文采用自動消解儀對樣品進行消解處理，用電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP-OES)同時測定土壤中6種重金屬元素。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Optima8300電感耦合等離子體原子發射光譜儀(美國PE公司)，ST-60自動消解儀(北京普立泰科儀器有限公司)，Milli-Q純水機(美國Millipore公司)。

實驗用水為新制備的去離子水，電阻率大于18.2 MΩ.cm；硝酸(HNO3)、高氯酸(HClO4)、氫氟酸(HF)均為優級純；Cu，Zn，Ni，Cr，Pb，Co標準儲備溶液(1 000 mg/L，環保部標準樣品研究所)。

1.2 儀器工作參數

1.2.1 ICP-OES儀工作參數

射頻發生器RF功率1 300 W；等離子體流量15 L/min；輔助氣流量0.2 L/min；霧化器流量0.8 L/min；觀測方式為水平觀測；進樣量1.50 mL/min；儀器穩定時間15 s；讀數時間5 s。

1.2.2 自動消解儀工作參數

自動消解儀工作程序見表1。

表1 自動消解儀工作程序 Table 1 Operating program of the automated sample digestion system

1.3 樣品前處理

稱取(0.500 0±0.000 2) g水系沉積物樣品于聚四氟乙烯樣品管中，加幾滴去離子水，將樣品管置于自動消解儀上。在自動消解儀的控制軟件中設置好樣品位置，啟動已編輯好的工作程序，樣品消解過程將自動完成。

2 結果與討論

2.1 干擾及消除

由于沉積物樣品中存在大量Al，Fe，Mn，Ti等元素，它們對含量低，靈敏度差的痕量元素譜線干擾十分嚴重。對于此類干擾，可通過選擇干擾少的分析譜線以及稀釋樣品減少干擾。經過實驗，確定元素的測定譜線如表2。

表2 待測元素的譜線選擇 Table 2 Spectral line selections for the elements to be determined

2.2 曲線范圍、相關系數和檢出限

通過測定，6種元素工作曲線的線性相關系數都大于0.999，結果見表3。按1.3所述方法制備空白溶液，平行連續測定空白溶液11次，讀取強度值，計算標準偏差SD，按公式3SD/K(K為曲線斜率)計算檢出限。經測定6種元素檢出限在0.000 2～0.02 mg/L，說明此法具有較高的靈敏度。

表3 曲線范圍相關系數和檢出限 Table 3 Concentration rang and correlation coefficient for calibration curves and the limit of detection of the method /(mg·L-1)

2.3 方法的準確度和精密度

按1.3所述的方法消解樣品，設定好儀器參數進行上機測定。測定標準水系沉積物樣品GSD-18(GBW07361)，平行測定6次，結果見表4。由表4可以看出6種元素的測定平均值均在標準值范圍內，相對標準偏差RSD在2.4%～5.5%。說明樣品在消解和分析過程中準確度和精密度較高，滿足水系沉積物中痕量元素分析的要求。

表4 方法準確度和精密度

Table 4 Accuracy and precisions of the method /(μg·g-1)

3 結語

采用自動消解-ICP-OES法測定水系沉積物中6種重金屬，研究結果表明，方法準確度高、精密度好、檢出限低，為日益嚴峻的環境監測工作提供了快速、簡單、可靠的分析方法。

[1] 郝紅,高博,王健康,等.灤河流域沉積物中重金屬分布特征及風險評價[J].巖礦測試,2012,31(6)：1000-1005.

[2] 孫煥,孫鄭冬,陶玲,等.離子色譜-伏安極譜法聯用同時測量空氣中陰陽離子及重金屬含量[J].中國無機分析化學,2012,2(3)：24-27.

[3] 朱延強,張媛媛.延安市污水處理廠污泥中6種重金屬元素的形態分析[J].中國無機分析化學,2011,1(4)：40-43.

[4] 王海嬌,王娜,李麗君,等.微波消解試樣-電感耦合等離子體質譜法測定水系沉積物中鎢和鉬[J].理化檢驗：化學分冊,2010,46(10)：1196-1197.

[5] 梁淑軒,王欣,吳虹,等.微波消解/ICP-MS測定水系沉積物中的9種重金屬元素[J].光譜學與光譜分析,2012,32(3)：809-811.