電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）測定土壤中鎘和總汞含量

曹鑒釗

（廣東杰信檢驗認證有限公司，廣東 廣州 510000）

電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）測定土壤中鎘和總汞含量

曹鑒釗

（廣東杰信檢驗認證有限公司，廣東 廣州 510000）

隨著土壤重金屬的污染越來越嚴重，特別是鎘與汞污染，對土壤中鎘與總汞的測定顯得尤為重要，而電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）的應用則為測定工作帶來了極大的便利，值得推廣應用。主要針對電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）測定土壤中的重金屬元素展開了研究，通過結合具體的實驗實例，對實驗進行了詳細闡述，并對實驗結果作了系統分析和討論，以期能為有關單位的需要提供有益的參考和借鑒。

電感耦合；等離子；重金屬元素；接口技術

所謂“電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）”，是以獨特的接口技術將電感耦合等離子體的高溫電離特性與質譜計的靈敏快速掃描的優點相結合而形成一種高靈敏度的分析技術。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子質譜儀：安捷倫7700Χ型，美國安捷倫科技有限公司。

電熱板：EH45C型，北京萊伯泰科儀器有限公司。

超純水儀：美國Millipore公司。

電子天平：AE240型，梅特勒–托利多國際貿易（上海）有限公司。

鎘標準儲備液：1 000 mg/L，國家標準物質研究中心。

汞標準儲備液：1 000 mg/L，國家標準物質研究中心。

硝酸、鹽酸：優級純，國藥集團化學試劑有限公司。

土壤樣品：廣州經濟開發區果園土壤。

實驗用水為一級水。

1.2 樣品處理

取土壤樣品（不少于500 g）混勻后用四分法縮分至約100 g，縮分后的樣品經風干后除去其中混有的石子和動植物殘體等異物，用木棒研壓，通過2 mm尼龍篩（除去2 mm以上的砂礫），混勻；用瑪瑙研缽將通過2 mm尼龍篩的土樣研磨至全部通過孔徑0.149 mm（100目）尼龍篩，混勻后備用。

稱取0.2～0.5 g上述處理后的樣品于50 mL小燒杯中，加入少量水濕潤樣品；加入5 mL鹽酸，于電熱板上100℃低溫加熱，蒸發至約2 mL，取下，稍冷，再加入5 mL硝酸，繼續加熱，蒸發至近干；成濕鹽狀態取下，趁熱全部轉移到50 mLPET塑料瓶中，用蒸餾水定容，稱量樣品溶液質量，使樣品溶液質量約為50 g，稱量并記錄準確數值，精確至0.001 g。

1.3 標準溶液配制

鎘標準中間液：10 mg/L，移取1.00 mL鎘標準儲備液于100 mL容量瓶中，用質量分數為2%硝酸溶液定容至標線，混勻。

鎘標準使用液：100 μg/L，移取1.00 mL鎘標準中間液于100 mL容量瓶中，用質量分數為2%硝酸溶液定容至標線，混勻。

汞標準中間液：10 mg/L，移取1.00 mL鎘標準儲備液于100 mL容量瓶中，用質量分數為2%硝酸溶液定容至標線，混勻。

汞標準使用液：100 μg/L，移取1.00 mL鎘標準中間液于100 mL容量瓶中，用質量分數為2%硝酸溶液定容至標線，混勻。

鎘、汞系列混合標準工作溶液：分別移取適量鎘、汞標準使用液，混合后用質量分數為2%硝酸溶液定容至約50 g，得到系列混合標準工作溶液如表1所示，以標準溶液中元素的質量除以最終定容的質量，即得標準溶液的濃度（單位為ng/g），標準工作溶液要現用現配。

1.4 儀器工作條件

1.4.1 開機條件

氬氣壓力：（700±25）kPa。

反應氣：氦氣，壓力為（40±20）kPa。

循環水溫度：15～20℃，壓力為230～400 kPa。

排風速度：7～8 m/s。

1.4.2 調諧條件

靈敏度：Co，Y，Tl＞5 000 cps/s。

氧化物干擾：＜1%.

雙電荷：＜3.0%.

氦氣流量：4～5 mL/min。

調諧模式：He模式。

表1 系列混合標準工作溶液

2 結果與討論

2.1 調諧模式

分別使用“標準模式”“He模式”兩種調諧模式對樣品進行測定，發現“He模式”更加穩定，該模式可以采用同一工作條件消除環境、食品、礦物等復雜基體樣品中目標元素的各種干擾，無需切換氣體、無需改變條件。“He模式”分析速度更快，信號更加穩定，因此，本實驗選擇單一“He模式”。

2.2 樣品處理溫度

試驗對比了80℃、100℃、120℃、150℃不同溫度條件下，樣品處理對測定結果的影響，發現80℃時目標物測定結果均偏低；而120℃和150℃條件下，目標物鎘的測定結果基本正常，而目標物汞的測定值偏低，可能是汞在較高溫度下揮發所致。綜合考慮，最終選擇反應溫度為100℃。

2.3 定容方式

一般實驗多采用定量體積法來定容，由于本實驗方法樣品處理時不完全溶解，處理后樣品消解液呈渾濁狀態，對容量瓶的標線觀察干擾較大，不易判斷定容終點。采用重量法定容可有效避免這一難題，同時，重量定容法操作簡單，準確度更高。

2.4 分析元素同位素的選擇

在質譜分析中，分析元素同位素的選擇原則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，某些同位素應避免受到ArCl和ClO的影響。經過試驗，選擇同位素111Cd和202Hg進行測定，可減少干擾，同時選擇銠（103Rh）和鉍（209Bi）內標元素的方法來校正由于樣品基體效應和儀器分析信號漂移對測定所造成的影響。

2.5 線性關系和檢出限

將鎘、汞系列混合標準溶液上機測定，以質量濃度（c）為橫坐標，以目標元素響應值（Y）為縱坐標繪制標準工作曲線，計算目標元素的線性回歸方程和線性相關系數（r2），結果如表2所示。ICP儀器檢出限通常定義為空白溶液（通常為1 mol/L硝酸）所產生的信號11次測定值的3倍標準偏差所對應分析物的濃度值，按稱取0.2 g試樣消解定容至50 g，以3倍標準偏差對應的信號值計算目標元素的檢出限。由表2可見，ICP-MS法測定土壤中鎘和總汞的線性范圍較大，線性相關系數較大，檢出限滿足限值標準要求。

表2 線性方程、相關系數和檢出限

2.6 精密度試驗

對土壤樣品中2種目標元素進行6次平行測定，測定結果如表3所示。由表3可知，2種目標元素測定結果的相對標準偏差分別為1.99%和5.57%，表明該方法的精密度符合分析要求。

表3 精密度試驗結果

2.7 加標回收試驗

加標回收試驗結果如表4所示，在土壤樣品中分別按檢出限5，10，20倍左右的質量濃度加入鎘和總汞標準樣品，按照上述方法進行樣品處理和測定。由表4可知，鎘和總汞的平均加標回收率分別為97.5%～101.1%、87.5%～92.9%，說明該方法的準確度符合分析要求。

表4 加標回收試驗結果

3 結束語

土壤重金屬污染將會對人體的健康造成極為嚴重的危害，因此，對土壤中的重金屬進行測定尤為重要。綜上所述，通過結合具體的實驗實例，選取了土壤中鎘與汞兩種元素進行測定，并對電感耦合等離子體質譜法的應用作了系統分析，認為其具有的優點能有效保障實驗結果的科學、準確，值得推廣。

［1］向天云.電感耦合等離子體質譜法測定土壤中重金屬元素研究［J］.環球人文地理，2017（08）.

［2］魯照玲，胡紅云，姚洪.土壤中重金屬元素電感耦合等離子體質譜定量分析方法的研究［J］.巖礦測試，2012（02）.

Χ53

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.21.053

2095－6835（2017）21－0053－03

〔編輯：張思楠〕