ICP-MS法測定金屬礦山開發活動固體廢物中重金屬含量

樊 麗，馬廣賢

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

礦山開采產生的廢石和選礦產生的尾礦占金屬礦山固體廢物的絕大部分。污染大氣環境、水環境和土壤環境，并影響生活環境衛生等，特別是重要污染問題非常突出。所以必須要做好重金屬的檢測工作[1]。文章主要利研究了ICPMS法對金屬礦山開發活動固體廢物中重金屬的測定，希望為相關工作提供有益參考。

1 重金屬含量的測定方法

重金屬檢測的方法：對于重金屬而言，主要是指其比重在5以上的金屬，主要包括45種，如金、銀、銅、鉛、鎳、鈷、鉬、鎘等，這些重金屬很難通過生物方式進行有效降解，而且會在人們的食物鏈大量富集，不斷蓄積于人體內，產生較大的毒性，危害人體健康，引發很多疾病[2]。因此，做好重金屬的檢測工作越發凸顯出其重要性。現在在檢測重金屬的過程中應用的方法很多，如AFS、AAS、ICP-MS、ICPOES、XRF、UV-Vis、HPLC等方法應用比較普遍，同時還有免疫分析手段以及電化學檢測法與生物傳感器法和酶分析與化學滴定等諸多方法，在檢測重金屬污染重都發揮著巨大的作用。

固廢重金屬含量實驗室測定的方法：由于重金屬的危害性極大，因此也受到了人們的廣泛重視。目前在實驗室測定固體廢棄物重金屬污染過程中，ICP-MS電感耦合等離子體質譜法應用較為廣泛，同時ICP-OES離子發射光譜法也發揮著巨大的作用，并且還有化學滴定方法測定以及分光光度法和GF-AAS石墨爐原子吸收光譜法、AFS原子熒光法等都能夠有效地開展固廢重金屬含量實驗室測定。

固廢重金屬含量檢測方法的選擇：為了更好的對固體廢棄物重金屬含量進行檢測，應當充分考慮固廢物的類型與含量、待測元素等，同時依照儀器工作條件等來科學有效的選擇測定方法。如進行固廢總鉻測定過程中，通過硫酸亞鐵銨滴定法，需要超過1mg/L濃度的固廢浸出液才能夠開展低濃度測定；而利用FAAS法測定過程中，在0.1mg/L濃度也可進行有效測定；在0.004mg/L的濃度范圍，可通過二苯碳酰二肼分光光度法測定，2.8μg/L濃度范圍，可通過GF-AAS法進行測定。然而檢測高濃度浸出液過程中，通過儀器進行測定，應當對水樣進行稀釋，如此便能對誤差進行有效控制。因此，在開展測定過程中，應當依照浸出液濃度情況對相應的檢測方法進行選擇。并且，單一元素測定可選擇GF-AAS法以及FAAS法，AFS法能夠對4種元素進行同時測定，多元素同時測定可選擇分光光度法，然而必須要對元素干擾問題進行有效控制。ICP-MS法以及ICPOES法在多元素測定過程中，不僅精確度高，而且干擾小。

2 重金屬含量測定中需注意的問題

制樣與前處理問題:在進行固體廢棄物樣品采集與制備樣品的過程中，必須要根據《危險廢物鑒別技術規范》（HJ/T298-2007）、《工業固體廢物采樣制樣技術規范》（HJ/T20-1998）等規范要求，進行合理風干，并進行破碎，合理篩分，混合、縮分等。浸出液以及污染物總量試樣是固廢的主要試樣。現在主要的使用的浸出方法為水平震蕩以及翻轉法和兩種酸浸法。兩種酸浸出法主要評價固廢中是否存在有機和無機物浸出毒性。翻轉法主要評價除外硫化物及氰化物之外的其他無機物污染。硫化物與氰化物之外的地表水與地下水浸瀝固廢中無機污染物的評價，主要通過水平振蕩法進行處理。消解是重要的樣品前處理措施，通常分為電熱板以及微波消解等方式。微波消解不僅速度快，而且不用過多的試劑，揮發損失較少，因此，應用比較普遍。

堿體系以及酸體系是重要的消解試劑，處理六價鉻時，多用堿體系進行消解。浸出液消解和水質測定非常類似，消解過程中主要是利用硝酸，同時利用混合酸消解之后測定污染物總量。消解完成之后，通過離心以及過濾程序，對試液容積進行調節之后，便可開展測定。

干擾問題:干擾問題普遍存在于各類元素的分析過程當中，特別是測定金屬元素，具有非常多的干擾因素。只有科學合理的開展測定，才能有效的控制干擾。

3 ICP-MS法測定固廢重金屬含量

以下結合固廢污泥重金屬含量測定為例，探討重金屬的檢測方法。

實驗方法:將污泥樣品進行風干與破碎之后，通過100目尼龍篩后，通過微波手段進行消解，儀器型號為MARX型，工作條件：經10min后將溫度升高到175℃，同時消解20min，主要應用硝酸4mL-鹽酸1mL-氫氟酸1mL-雙氧水1mL體系進行消解。完成消解之后，于150℃趕酸近干，靜置冷卻通過純水進行50 mL定容，依照HJ 766-2015方法開展試驗，并同時開展空白試驗。ICP-MS型號為icap-Qc（美國熱電公司），1500W的射頻功率，標準氬氣模式，測定過程中的質譜干擾通過干擾校正方程進行消除。

結果與討論實驗結果見表1:通過表1測定結果顯示，達到了82.9%～112%的回收率，滿足了75%～125%的加標回收率要求。達到了5.7%～11.5%精密度要求，能夠有效開展測定。通過測定結果顯示，在固廢重金屬含量測定過程中利用ICP-MS法進行測定不僅效率高，而且極大的滿足了精密度的要求，能夠同時對多種元素開展測定。

表1 固體廢棄物分析結果元素

4 結語

我國地域遼闊，金屬礦山繁多，金屬礦山固體廢物問題一直困擾著礦山工作人員。造成固廢污染問題是由于多重因素所造成，特別是重金屬污染，極大的增加了固廢的防治難度，因此，必須要充分重視重金屬的檢測，同時還要依照實際情況對檢測方法進行科學選擇，文中主要對ICP-MS法測定金屬礦山開發活動固體廢物中重金屬含量進行探討，希望為相關工作提供參考。