快速消解ICP-MS法測定土壤中痕量鎘及其干擾消除

黃賽

摘要建立了快速消解一電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）測定土壤中痕量鎘的分析方法，選擇I"Cd譜線扣除18Sns的光譜干擾，用1°Rh做內標進行檢測。該法檢出限為0.002mg/kg，精密度為2.9%～4.6%，加標回收率為89.7%～106.6%，方法準確可靠、高效環保，適用于大批量土壤樣品的分析。

關鍵詞 快速消解;ICP-MS;鎘;干擾消除

中圖分類號 X833

文獻標識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）07-0173-02

鎘具有較強的遷移性和生物毒性，土壤污染會給人類的健康和生命帶來重大危害和威脅"。因此，對土壤中金屬鎘污染的檢測研究尤為重要。電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）是近年來發展最快的無機痕量分析技術之一，具有檢出限低、精密度高、線性范圍寬、分析速度快、可以同時測定多種元素等優點，廣泛應用于環境監測、食品、生物材料等領域1-31。特別是土壤中金屬鎘含量很低，干擾和誤差大，采用ICP-MS檢測手段能提高土壤中重金屬檢測的精準度。土壤快速消解是采用HNO3、HCI和HF于石墨消解儀上加熱消解，屬含硅基體完全消解法，具有步驟簡單、用時短、試劑用量少和避免器皿沾污等優勢4。

本文通過快速消解處理ICP-MS法測土壤中的痕量鎘，并消除其分析干擾，以期能為土壤分析工作提供一定參考。

1材料與方法

1.1主要儀器及試劑

XSeriesICP-MS型電感耦合等離子體質譜儀（美國Thermo?Electron公司）;SPB48位快速消解儀（美國Perkin?Elmer公司）;Milli-Q超純水機（美國Millipore公司）;ME204分析天平（瑞士Mettler-Toledo公司）。

硝酸氫氟酸、鹽酸均為優級純（阿拉丁試劑有限公司）;超純水（電阻率≥18MQ.cm）;鎘、銠標準儲備液（中國計量科學研究院）;土壤國家標準物質GBW07407、GBW07451、GBW07453（地球物理地球化學勘察研究所）。

1.2儀器主要工作參數

人射功率1300W;霧化器流量0.9L/min;等離子體氣流量13.0L/min;掃描方式為跳峰;重復次數3次;分析時間50ms;采樣深度7.9mm;采樣錐為鎳錐。

1.3溶液配制

用2%HNO3稀釋配制質量濃度梯度為0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10.0μg/L的鎘標準系列溶液。銠內標溶液：標準儲備液經逐級稀釋至濃度為10μg/L。

1.4土壤快速消解

準確稱取約0.1g土壤，精確至0.1mg，于一次性PP定量管中，用少許純水潤濕，加入3mLHNO3、1mLHCl和1mLHF，搖勻，加蓋;將容量管置于消解儀孔位中，升溫至125C，加熱回流1h;加熱完成后取出定量管冷卻后定容至25mL;離心去除消解殘渣，無需趕酸。

2結果與分析

2.1儀器條件的優化

ICP-MS點火后穩定30min，使用10μg/L的Li、l5In、238∪調試液，優化儀器參數。

2.2元素質量數及內標元素選擇

ICP-MS測定元素質量數的選擇，應在避開同質異位素和氧化物等多原子離子干擾的前提下，盡可能選擇豐度靈敏度高的同位素5），由于I4Cd的豐度高于"Cd，故通常選擇I4Cd作為分析同位素。根據試驗結果，Cd元素質量數的曲線、加標回收率無顯著差別。因此，選擇豐度靈敏度高的同位素，選擇內標元素時遵循如下原則：①選擇樣品溶液中不含且性質穩定的元素;②電離能與待測元素電離能相近的元素;③與待測元素質量數相近的元素，故引人內標103Rh。詳見表1。

2.3干擾與消除

分析中同位素14Cd，存在質譜干擾，包括14Ssn、98Mo'°0、9"Mo'O'H的干擾。通常情況下，14Sn對14Cd的干擾可用儀器在線扣除。試驗中選擇14Cd扣除18S8n的光譜干擾。在選擇14Cd譜線時，采用儀器自動換算的元素干擾率，計算出Sn元素的干擾程度并將其扣除。將干擾扣除后，使用儀器在線內標加人功能，選用10μg/L103Rh做內標校正14Cd。

2.4線性范圍及檢出限

在儀器最佳工作條件下，連續測定空白溶液7次，計算7次平行測定的標準偏差（S），按檢出限=3.143xS計算方法檢出限，標準曲線為y=6513.7x+176.6801，相關系數為0.9999，檢出限為0.002mg/kg。

2.5方法準確度和精密度

采用3種國家一級標準物質土壤成分分析標準物質并進行分析測定，結果見表2。鎘的測試結果與標準值吻合，方法精密度為2.9%～4.6%。

2.6加標回收試驗

在國家有證標準物質土壤中加人0.50μg/L標液，計算其回收率，結果見表3。結果表明，檢測加標回收率在89.7%～106.6%范圍內，能夠滿足檢測要求。

3結論

快速消解法過程簡單、消解時間短、消解過程無人為干預，可盡量避免人為誤差和影響、使用一次性PP定量管避免交叉污染，同時消解過程用酸量少，對試驗環境不會造成污染;采用ICP-MS法進行檢測，選擇14Cd扣除18n的光譜干擾，用103Rh做內標進行檢測。此方法具有準確度高、精密度高、分析速度快、檢出限低、重現性好等優點，適用于大批量土壤樣品中痕量鎘的精確檢測，可為土壤參數獲取提供參考。

4參考文獻

[1]陳衛平，楊陽，謝天，等中國農田土壤重金屬污染防治挑戰與對策[J].土壤學報，2018，55（2）：1-12.

[2]馮先進，屈太原.電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）最新應用進展[J].中國無機分析化學，2011，1（1）：46-52.

[3]鄭乃迅.電感耦合等離子體質譜法在測定土壤中的應用探討[J].科技創新與應用，2017（9）：66-67.

[4]趙志南，陳觀宇，楊仁康.土壤樣品快速消解與ICP-MS測定條件的優化[J].環境化學，2017，36（6）：1428-1431.

[5]JAVIS?K?E，GRAY?A?L，HOUK?R?S.Handbook?of?inductively?coupled?plasma?mass?spectrometry[M].Beijing：Atomic?Energy?Press，1997：113.

[6]劉虎生，邵宏翔.電感耦合等離子體質譜技術與應用[M].北京：化學工業出版社，2005：274.