ICP-MS法測定土壤中六種重金屬元素

劉曉俊

（福建省121地質大隊，福建 龍巖 364021）

1 研究背景

土壤是非常寶貴的自然資源，不僅是農業發展的基礎命脈，而且更關乎著人類未來的可持續發展。自改革開放之后，我們國家進入了市場經濟時代，各行各業雖然有了全新的發展態勢，國家綜合經濟實力也有了穩步的增長[1-2]。但是，經濟發展的背后，往往還隱藏著許多環境保護方面的問題。亦如本文所探究的重金屬污染，就是其中很大的一個影響因素。

2 測定實驗的開展

2.1 需要的試劑與材料

在進行相關的土壤重金屬測定實驗中，需要用到的試劑與材料主要包含：高氯酸（GR），銠（鎘元素內標） （GSB 04-1746-2004）、硝酸（ρ=1.42g/mL，工藝超純）、鹽酸（ρ=1.19g/mL，工藝超純）、鎘、銅、鋅、鉻、鉛、鎳等混合標準液（GSB 04-1767-2004） 100mg/L（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）、氫氟酸（GR）、高氯酸（GR），錸（鉛元素內標） （GSB 04-1745-2004）1000mg/L（國家有色金屬及電子材料分析測試中心） 以及質譜調諧溶液（Be，Ce，Fe，In，Li，Mg，Pb，U） 1μg/L （1% 硝酸為介質）。另外還有一點值得注意，測定實驗的具體用水一定要采用新制備的去離子水。

2.2 所需要用到的儀器與實驗要求

在進行相關的土壤重金屬測定實驗中，需要用到的儀器是：電感耦合等離子體質譜儀，型號為“PerkinElmer NexION 350X”；實驗要求：需要用稀釋法進行混合標準溶液的配置，其中鎘、鉛的標準曲線濃度分別是10.0μg/L、50.0μg/L、100.00μg/L 和 0.05μg/L、0.10μg/L、0.50μg/L，其中總鎳、鉻、銅、鋅的混合溶液標準分別是10.0μg/L、1.00μg/L、50.0μg/L、100μg/L，并且還需要用1%的硝酸來進行定容。

2.3 實驗樣品的處理工作

進行相關的土壤重金屬測定實驗的時候，還需要對實驗樣品進行一些處理工作。具體而言，首先要稱取0.1000g～0.4000g（精確度為0.0001g）的土壤樣品置于聚四氟乙烯（PTEE） 坩堝中，再利用事前準備好的去離子水進行濕潤操作，同時將5.0mL硝酸、5.0mL氫氟酸、3.0mL高氯酸以及10.0mL的鹽酸倒入其中，再將聚四氟乙烯（PTEE）坩堝放在電熱板上，利用低溫120℃消解約1h，等到達260℃的高溫后，便會化作白色濃煙消散。等溶液呈現半干狀態后，利用1∶1的鹽酸溶解，這里注意要在溫熱狀態下進行，等其冷卻到室內溫度后再將其轉移到一個50mL的容量瓶中，最后用去離子水定容到50mL。同時，測定前要抽取上清液或者過0.45μm濾膜。

2.4 實驗儀器調諧

在等離子被點燃后，要對相關的儀器設備進行預熱作業，具體時間穩定在30min。不僅利用氧化物和雙電荷質調諧，同時還要利用質譜儀調諧溶液對儀器的靈敏度進行調諧，要確保儀器的雙電荷、靈敏度、氧化物都滿足條件后才能進行相關的測定實驗。另外，在利用KED模式的時候，要分別對錸、鍺以及銠進行內標，之后再將鉛、鎘和其余的鋅、鎳、鉻、銅四種重金屬進行混合標準液體的取樣。

3 實驗結果與分析

3.1 校準相關系數與曲線

對鋅、鎳、鉻、銅以及其余兩種金屬的標準溶液展開細致的測定，用內標響應值以及元素響應值的比值作為縱坐標，其余各元素的濃度（μg/L） 作為橫坐標，經過模擬可以得出具體的Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd線性回歸方程和相關系數，詳見表1。

表1 總 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd線性回歸方程和相關系數

3.2 精準度的測定

在實驗室分別取出六個聚四氟乙烯（PTEE）坩堝，再將GSS-24土壤精準的劃分成六分，分別裝入燒杯之中，測定Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd六種貴金屬的精準度。其中，具體的測定結果以及樣品總量如表2所示。從表2得出，總Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd土壤樣品的范圍分別在16.4～17.4 mg/kg、79.1～ 81.7 mg/kg、38.1～ 39.5 mg/kg、27.5～27.9 mg/kg、60.4～60.7 mg/kg、0.104～0.112 mg/kg，所有的數值均在范圍之內，其精準度十分符合要求[3]。

3.3 檢出限的測定

另外，分別測定6種重金屬的精準度，測定的結果存在的誤差。可以得出 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd六種貴金屬的相對標準偏差在0.57%～3.04%，滿足具體的測定要求。

對空白樣品進行小結，并且連續進行7次，將具體的濃度值進行記錄，以對應的計算公式“檢 出 限 =t（n-1，0.99） ×S”帶入其中，可以計算出總 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd具體的檢出限 分 別 是 0.35μg/L、 0.005μg/L、 1.19μg/L、0.34μg/L、0.003μg/L、2.76μg/L。依照 0.1g 的重量來取樣，并且定容在50mL來進行計算，最終可以得出土壤中總 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd的檢出限分別是 1.38 mg/kg、0.18 mg/kg、0.0025 mg/kg、0.59 mg/kg、0.17 mg/kg、0.0015 mg/kg。

3.4 實際的土壤樣品分析

最后一個步驟，在不同的地區分別取出三個土壤樣品進行樣品分析，得出的測定結果如表2所示。可以看出，絕大部分的重金屬都可以檢驗得出，不過都沒有超過標準。

表2 實際土壤樣品分析

4 結語

綜上所述，筆者根據電感耦合等離子體質譜儀測定的總Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd六種金屬均沒有超標。這種儀器操作十分簡便，而且穩定性以及精準度都非常優秀，可以滿足土壤測定研究的各類需求。