ICP-MS 法測定土壤中5 種痕量重金屬元素實驗研究

李璐 王瑾 趙兢兢 王慧

（1. 遼寧北方環境保護有限公司，遼寧沈陽 110161；2. 遼寧北方環境檢測技術有限公司，遼寧沈陽 110161；3. 遼寧天益達環境工程技術有限公司，遼寧沈陽 110161）

1 引言

土壤是環境的重要組成要素，是人類賴以生存的載體，如被污染將直接影響到農作物的生長，甚至會通過食物鏈對人體健康產生危害。如果銀、鉍、鉬、銻、鉈5 種痕量重金屬元素在土壤中含量過高，會導致人類心臟及肝臟損傷，呼吸困難、肺部病變，嚴重的甚至會引起急性中毒［1］。因此檢測分析土壤中銀、鉍、鉬、銻、鉈5 種重金屬具有現實意義。本文采用石墨消解儀與電感耦合等離子體質譜儀相結合測定土壤中的重金屬。石墨消解儀是現今實驗中常用的前處理裝置，原理同電熱板，與電熱板相比其具有平行性好、加酸量小等特點。電感耦合等離子體質譜儀相比火焰原子吸收和ICP－OES，具有低檢出限的特點；相比石墨爐分光光度計具有高精密度、線性范圍寬和多種元素同時測定的特點［2］。本文建立了石墨消解儀、四酸消解法對樣品進行前處理，ICP－MS 法同時測定土壤中5 種痕量重金屬元素的方法［3］。

2 分析方法

2.1 實驗儀器與試劑

實驗中所用儀器包括美國賽默飛公司電感耦合等離子體質譜儀（ICP－MS iCAP－RQ）、北京萊伯泰科公司石墨消解儀（EHD36）；化學試劑包括硝酸、鹽酸、氫氟酸和高氯酸，型號規格均為優級純，銀、鉍、鉬、銻、鉈標液為國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產的24 種元素標準混合溶液。

2.2 樣品前處理

稱取0.1 g 左右土壤標準樣品，用少量純水潤濕，加入5.0 mL 鹽酸100 ℃消解45 min，冷卻加入10.0 mL 硝酸100 ℃消解30 min，冷卻加入5.0 mL氫氟酸100 ℃消解30 min，最后冷卻加入2.0 mL 高氯酸，加蓋升溫至120 ℃加熱3 h，開蓋160 ℃繼續消解，待冒白煙并蒸至內容物呈黏稠狀，冷卻后用（1＋99）硝酸定容至50 mL，搖勻，待測。土壤樣品消解的同時做3 個全程序空白實驗。

2.3 ICP－MS 工作參數

功率1 150 W；截取錐孔徑1.0 mm；采樣錐孔徑1.2 mm；冷卻器流量15 L/min；輔助器流量0.8 L/min；霧化器流量1.0 L/min；跳峰3 點/質量；停留時間10 ms/點；掃描次數40 次；測量時間60 s。

2.4 儀器條件的優化

儀器使用前，采用調諧液對儀器進行調諧，以保證ICP－MS 的靈敏度和穩定性達到最佳要求，同時采用在線內標加入法進行校正，提高分析結果的準確度。

3 結果與討論

3.1 標準曲線和檢出限

按ICP－MS 儀器工作參數設定，選取標準曲線濃度為0，0.5，1.0，5.0，10.0，30.0，50.0 μg/L。經測定，銀、鉍、鉬、銻、鉈5 種元素標準曲線相關系數均在0.999 0以上，檢出限分別為0.02，0.10，0.20，0.30，0.04 mg/kg，說明該方法具有很好的線性范圍和檢出能力。

3.2 方法準確度和精密度

采用石墨消解儀，按2.2 所述的方法消解樣品，測定標準土壤樣品GSS4，GSS23，GSS27，并對實際樣品進行加標，平行測定6 次，結果見表1（樣品測定值為平行樣的平均值）。

表1 準確度和精密度測定結果 mg/kg

由表1 可見，標土GSS4 和GSS23 中銀元素測定值均低于保證值的下限，GSS27 中銀元素測定值在保證值范圍內，相對標準偏差在2.2%～5.4%之間，加標回收率為95%。標土GSS4 和GSS27 中鉍元素測定值均在保證值范圍內，GSS23 中鉍元素測定值低于保證值的下限，相對標準偏差在2.5%～4.8%之間，加標回收率為96%。3 個標土中鉬元素測定值均在保證值范圍內，相對標準偏差在1.4%～5.0%之間，加標回收率為92%。標土GSS4 和GSS27 中銻元素測定值均在保證值范圍內，GSS23 中銻元素測定值低于保證值的下限，相對標準偏差在2.4%～6.3%之間，加標回收率為94%。3 個標土中鉈元素測定值均在保證值范圍內，相對標準偏差在3.4%～6.2%之間，加標回收率為91%。銀、鉍、銻3 種元素部分標土測定值低于保證值下限，說明該元素含量低于檢出限的4 倍即測定下限時，未能準確測定出該元素，并且濃度越高相對標準偏差越低，平行性越好。測定值越趨近于檢出限，相對標準偏差越大。

4 結論

采用石墨消解儀，鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸四酸全消解體系，ICP-MS 法測定土壤中銀、鉍、鉬、銻、鉈5 種痕量元素的含量，檢出限為0.02～0.30 mg/kg，相對標準偏差為1.4%～6.3%，加標回收率為91%～96%。濃度低于測定下限時，測定結果偏低；濃度越高準確度越高，越接近中間值，加標回收率越高，相對標準偏差越低，平行性越好。本方法的建立為檢測分析土壤中痕量元素提供了可行的分析方法。