利用電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP睲S同時(shí)測定黃土性土壤中多種元素的研究

董志剛

摘要[目的]探討利用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）同時(shí)測定黃土性土壤中多種元素的可行性。[方法]將標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和黃土性土壤進(jìn)行一次濕法消解，使用ICP-MS同時(shí)測定樣品中的多種大量和微量元素，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中各元素的回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差確定方法的準(zhǔn)確度和精密度以及黃土性土壤中各元素測定結(jié)果的精密度。[結(jié)果] ICP-MS法對(duì)于黃土性土壤中的多種大量和微量元素測定均具有良好的精密度。[結(jié)論]ICP-MS可用于黃土性土壤中多種大量和微量元素的同時(shí)測定。

關(guān)鍵詞電感耦合等離子體質(zhì)譜；黃土性土壤；大量元素；微量元素

中圖分類號(hào)S155.2+4；N33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2015）07-087-02

Simultaneous Analysis of Multi-elements in Loessial Soils Using ICP-MS

DONG Zhi-gang （Institute of Soil and Water Conservation，Northwest A&F University，Yangling，Shaanxi 712100）

Abstract [Objective] To explore the feasibility of analyzing multi-elements in loessial soils simultaneously using inductively coupled plasma-mass spectrometry （ICP-MS）.[Method] Standard materials and loessial soils were wet digested，a series of macro- and micro-elements were analyzed simultaneously using ICP-MS.The accuracy and precision of the method was determined by calculating the recovery rate and relative standard deviation of each element in the standard materials，the precision of the analytical result for each element in loessial soils was also determined.[Result] The precision of ICP-MS method was good for a series of macro- and micro-elements in loessial soils.[Conclusion] The results of this study indicate that ICP-MS can be used for simultaneous analysis of a series of macro- and micro-elements in loessial soils.

Key words ICP-MS； Loessial soil； Macroelement； Microelement

電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）檢測技術(shù)具有檢出限低、精密度高、線性范圍寬、干擾少、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)完成多種元素的快速分析測定，近年來被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、環(huán)境、動(dòng)植物樣品以及食品中的微量、痕量和超痕量元素分析[1–3]。目前，國內(nèi)應(yīng)用ICP-MS同時(shí)測定土壤中多種元素的研究并不多，關(guān)于應(yīng)用ICP-MS同時(shí)測定土壤中大量元素和微量元素的研究鮮有報(bào)到[4–6]。筆者采用一次濕法消解、ICP-MS法同時(shí)測定黃土性土壤中P、Na、K、Mg、Ca、Al、Fe等大量元素以及Sr、Ba、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、Pb、Cr等微量元素，探討應(yīng)用ICP-MS同時(shí)測定黃土性土壤中多種大量和微量元素的可行性。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1研究對(duì)象。采自晉陜蒙接壤區(qū)內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗黑岱溝露天煤礦附近撂荒地的黃土性土壤以及該煤礦東排土場的黃土性土壤。

1.1.2主要試劑。超純硝酸（HNO3），優(yōu)級(jí)純高氯酸（HClO4）、氫氟酸（HF），濃度50%鹽酸（HCl），超純水，P、Na、K、Mg、Ca、Al、Fe、Sr、Ba、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、Pb、Cr等16種元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STD OREAS25A-4A和STD OREAS45E。

1.1.3主要儀器。消解用電熱板、ELAN 9000 ICP-MS。

1.2方法

1.2.1濕法消解。分別稱取0.25 g標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和風(fēng)干后過100目尼龍篩的待測黃土性土壤樣品，加入混酸（H2O-HF-HClO4-HNO3，體積比2∶2∶1∶1）于電熱板上消解至完全蒸干混酸，向殘?jiān)屑尤霛舛?0% HCl溶液于電熱板上加熱，冷卻后將消解液轉(zhuǎn)移至試管中用稀HCl溶液定容，待測。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和黃土性土壤分別做3個(gè)平行，同時(shí)做試劑空白。

1.2.2上機(jī)測試。根據(jù)ELAN 9000 ICP-MS特性，將儀器調(diào)試至最佳性能。測試標(biāo)準(zhǔn)溶液中的元素含量，計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。在相同條件下，分別測試標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和待測黃土性土壤樣品。

1.2.3數(shù)據(jù)分析。使用SPSS軟件中的獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，得到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)實(shí)測結(jié)果和待測黃土性土壤樣品的平均值，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的回收率以確定測試方法的準(zhǔn)確度，同時(shí)計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）以確定測試方法的精密度。

2結(jié)果與分析

2.1方法的準(zhǔn)確度由表1可知，2種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各元素的回收率分別為93.5%～107.4%和91.7%～109.1%。除K、Ca、Sr、Cu、Zn等5種元素外，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STD OREAS25A-4A各元素的回收率均在95.0%～105.0%的范圍之內(nèi)；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STD OREAS45E，除K、Ca、Fe、Mo、Pb等5種元素外，其余各元素的回收率也均在95.0%～105.0%的范圍之內(nèi)。

2.2方法的精密度

由表1可知，2種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.2%～7.7%和0～7.7%。除Ca、Sr、Al、Zn、Co等5種元素外，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STD OREAS25A-4A各元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均<5.0%；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STD OREAS45E，除P、Ba、Pb等3種元素外，其余各元素的回收率也均<5.0%。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STD OREAS25A-4A中Ca、Sr、Al、Zn、Co測定含量分別為0.29%、45 μg/g、8.56%、48 μg/g、7.9 μg/g，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差分別為7.1、7.7、7.3、6.7、5.2，主要是因?yàn)檫@5種元素含量超出或接近儀器檢測范圍。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STD OREAS45E中降低了這5種元素含量后相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差均小于5%。

表1測試方法的準(zhǔn)確度和精密度

元素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STD OREAS25A-4A標(biāo)準(zhǔn)參考值實(shí)測平均值（n=3）回收率%RSD%

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STD OREAS45E標(biāo)準(zhǔn)參考值實(shí)測平均值（n=3）回收率%RSD%

注：P、Na、K、Mg、Ca、Al、Fe含量單位為%；Sr、Ba、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、Pb、Cr含量單位為μg/g。

由表2可知，撂荒地和排土場黃土性土壤各元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.7%～20.0%和1.2%～21.7%。撂荒地黃土性土壤中只有Mo的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差>5.0%，排土場黃土性土壤中Na、Mn、Mo、Co等4種元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差>

5.0%，其中僅Mo的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差>10.0%，可能是測試

表2黃土性土壤測定結(jié)果

元素撂荒地黃土性土壤 （n=3）平均值RSD∥%排土場黃土性土壤（n=3）平均值RSD∥%

注：P、Na、K、Mg、Ca、Al、Fe含量單位為%；Sr、Ba、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、Pb、Cr含量單位為μg/g。

土壤中Mo含量太低，已超出或接近儀器檢測范圍。

3結(jié)論與討論

對(duì)2種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測試結(jié)果表明，對(duì)于該研究中的大多數(shù)元素，一次濕法消解、ICP-MS法具有良好的準(zhǔn)確度和精密度。該方法簡單快速，干擾小，檢出限低，對(duì)于黃土性土壤中的多種大量和微量元素的測定均具有良好的精密度，可以用于黃土性土壤中多種大量和微量元素的同時(shí)測定。為了更精準(zhǔn)地測定不同土壤中各種元素的含量，有待對(duì)電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）各種元素含量的檢測范圍進(jìn)行深入研究，使之更廣泛、更準(zhǔn)確的為各領(lǐng)域研究人員服務(wù)。

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