ICP-MS法測定合成材料面層運動場 地中可溶性重金屬含量

謝金城 (廣州廣電計量檢測股份有限公司，廣東 廣州 510656)

0 引言

2014年開始，全國多地校園相繼出現“有毒跑道、有毒操場”的現象，造成學生起紅疹、咳嗽、惡心、頭暈、流鼻血、嘔吐等癥狀。而造成“毒跑道”主要原因是廠家為追求利潤，使用劣質原料鋪制成的跑道[1]。劣質原料中含有危害人們健康的有害物質，重金屬是其中重要的一個危害來源。當重金屬被吸收進入人體內時，會在人體某些器官中逐漸積累，使人體器官功能失調、破壞人體血液及神經系統。國家頒布的“運動場地”相關標準中對于可溶性重金屬項目[2-4]，推薦使用的測試方法為電感耦合等離子體發射光譜法或原子吸收光譜法[5-9]。由于原子吸收光譜法測試過程相對繁瑣，需逐個元素單獨測試，而電感耦合等離子體發射光譜法測試限量為2 mg/kg的汞元素，其檢出限較難滿足要求。

電感耦合等離子體質譜法是一種檢出限低、精密度高、準確性好、干擾少且適用于同時測定多種元素的方法。本方法參考相關文獻[10-13]，建立了電感耦合等離子體質譜法同時測定合成材料面層運動場地中可溶性重金屬鉛、鎘、鉻和汞的含量。

1 實驗部分

1.1 儀器

電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）（美國Agilent公司，型號：7900）；恒溫磁力攪拌水浴鍋（上海越寅智能儀器科技有限公司，型號：SHJ-6D）；分析天平（瑞士METTLER公司，型號：ME204E）；研磨機（德國IKA公司，型號：A11 ）；pH計（上海雷磁公司，型號：SJ-4F）。

1.2 試劑與材料

14目及20目標準檢驗篩（紹興市上虞華豐五金儀器有限公司）；1 000 mg/L的鉛、鎘、鉻和汞標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；1 μg/L的調諧液（美國Agilent公司）；鹽酸（分析純，廣州化學試劑廠），0.45 μm濾膜（上海紫一試劑）。

1.3 儀器工作條件

使用1 μg/L的安捷倫調諧液優化參數，使儀器的靈敏度、質量軸、雙電荷、氧化物性能指標都處于較佳的工作狀態，采用去除多原子、離子干擾的氦氣碰撞反應模式，使用外標法定量分析。優化后的工作條件為：5 mL/min碰撞反應氣（氦氣）、1.0 L/min霧化氣（氬氣）、1.0 L/min輔助氣（氬氣）、15 L/min等離子體（氬氣），蠕動泵轉速為0.10 rps，RF功率為1 550 W，霧化室溫度為2 ℃，重復測定3次。

1.4 實驗方法

稱取粉碎、過篩（選取粒徑在14目～20目之間的細小顆粒）后的樣品0.5 g（精確至0.1 mg），加入25 mL濃度為0.07 mol/L的鹽酸溶液混合，攪拌1 min，用pH計測其酸度，如pH＞1.5，使用濃度為2 mol/L的鹽酸溶液，調節溶液pH在1.0～1.5之間。在室溫下連續攪拌混合液1 h，然后靜置1 h，立刻用0.45 μm濾膜過濾，過濾后的樣品溶液使用ICPMS進行測試。

2 結果數據處理與分析討論

2.1 待測元素質量數的選用

考慮待測元素的靈敏度和同位素干擾情況，選用的元素質量數如表1所示。

2.2 標準曲線的濃度、線性方程和相關系數

分別移取1 000 mg/L的標準溶液，用0.07 mol/L鹽酸溶液逐級稀釋，配制系列濃度混合標準曲線溶液，在優化后的儀器工作條件下，以待測元素濃度為橫坐標X，信號值為縱坐標Y，繪制標準工作曲線。各元素的標準曲線濃度、線性方程及相關系數如表2所示。

表2 標準曲線的元素濃度、線性方程、相關系數

2.3 方法的加標回收率和精密度

依照試驗方法，在優化的儀器工作條件下，測定標準曲線低、中、高三個濃度點的樣品加標試驗各7次，以7次加標試驗結果的相對標準偏差（RSD）表示精密度，分別考察其回收率和精密度。試驗結果如表3所示。

表3 待測元素的加標回收率和精密度(n=7)

2.4 方法的檢出限和定量限

依照試驗方法，在優化的儀器工作條件下，測定11次最終加標濃度為曲線最低點濃度的空白樣品加標溶液，計算其標準偏差，待測元素的檢出限為3倍標準偏差對應的濃度，定量限為10倍標準偏差對應的濃度，試驗結果如表4所示。

表4 元素的檢出限和定量限

3 結語

文章建立了電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法同時測定合成材料面層運動場地中可溶性重金屬鉛、鎘、鉻和汞含量的分析方法。本方法各元素的線性相關系數均大于0.999 5，檢出限在0.138～0.437 μg/L之間，加標回收率為92.5%～104.9%之間，精密度在0.4%～6.5%之間?？梢詽M足靈敏、準確、高效測定合成材料面層運動場地中可溶性重金屬鉛、鎘、鉻和汞含量的需要。