石墨消解-電感耦合等離子體質譜儀測定紅薯中重金屬含量

尹文梅，楊晶麗，袁俊杰，劉 俊

（廣西金川有色金屬有限公司檢測中心，廣西 防城港 538002）

近年來，隨著工業的快速發展，許多國家農田的土壤和農作物中重金屬含量急劇上升。其中，銅、鉛、鎘、鋅等重金屬對人類健康危害較大[1]。所以，可通過對農作物重金屬的檢測分析，來探討土壤的污染情況。電感耦合等離子質譜法（ICPMS）是一種測定樣品中微量元素的分析技術，可實現多元素聯測[2-4]。本文以紅薯為材料，探討了不同酸體系下石墨消解儀的樣品消解情況，再運用ICP-MS進行重金屬含量測定，從而分析了紅薯不同部分的不同重金屬含量。

1 實驗部分

1.1 主要試劑

本實驗所用水為高純水，所用試劑類別為優級純；

硝酸、高氯酸、鹽酸溶液（成都市科龍化學試劑有限公司）；

鎘、銅、鎳、鉛、鋅、銦標準溶液（ρ=1 000 mg/L，濟南眾標標準溶液有限公司）；

氬氣（99.999%）。

1.2 實驗設備

NeXion300 X電感耦合等離子體質譜儀（Perkin-Elmer有限公司）、AL204萬分之一天平（Mettle-Toledo有限公司）、DigestLinc石墨消解儀（Polytech有限公司）。

1.3 實驗方法

（1）本次采集的樣品主要為公路旁邊菜地中的紅薯樣品，將樣品用自來水沖洗干凈，并用高純水潤洗3次，室溫下晾干備用。然后，將上述樣品分成紅薯根、紅薯莖、紅薯葉三部分，再分別將三部分樣品用打樣機打成勻漿，裝入潔凈的容器中備用。根據設定消解溫度、保溫時間，加入化學試劑，進行樣品消解。

（2）使用分析天平準確稱取樣品0.50～0.60 g（精確至0.000 1 g），樣品置于消解管中，加入化學試劑進行消解。消解完畢后用1%稀硝酸溶液定容于100 mL容量瓶中，隨同做試劑空白。

（3）加標實驗采用全固體加標，消解方式同樣品消解方式一致，用于測定準確度。

1.4 實驗測定

根據標準溶液配制要求進行標準溶液配制曲線繪制，測定方式為碰撞模式，以1 μg/L銦溶液作為內標液，根據表1中的工作參數，對消解所得樣品中的微量元素進行測定[5]。

表1 ICP-MS工作參數

空白樣品、樣品、加標回收測定方式與標準曲線繪制方法測定方式相同，當污染物濃度過高時，稀釋后進行測定。

2 結果與討論

2.1 內標對測定結果的影響實驗

在ICP-MS常規測定過程中，由于Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的同位素分別為59、60、63、114、208，其氧化物及原子離子對微量元素的測定會產生嚴重干擾。因此，為了進一步消除這類干擾，可采用在動態反應池中引入銦內標。加入銦內標前后的測試數據如表2所示。

表2 加入銦內標前后數據對比表

測試結果表明，加入銦內標后，在測試過程中儀器條件變化產生的影響能夠有效補償，測試值更加接近真值。

2.2 不同消解體系的影響實驗

由于紅薯成分較多，利用多種無機酸聯合消解更易讓金屬元素溶出，會使測定結果更加準確。由此，消解體系不同，其消解狀態和檢測數據亦不同[6]。在實驗中，各取4份平行樣，每份平行樣各5個，在不同消解體系下進行消解[7]。測定樣品中的重金屬含量，并計算相對標準偏差，其結果如表3所示。

消解體系1：硝酸+鹽酸

消解體系2：硝酸+鹽酸+高氯酸

消解體系3：硝酸+鹽酸+氫氟酸

消解體系4：硝酸+鹽酸+高氯酸+氫氟酸

從表3可以看出，消解體系2及消解體系4消解樣品更徹底，測定數據更準確，而消解體系1及消解體系3的消解效果一般，且試樣中均含有未消解的較大顆粒物存在。綜合分析，選定消解體系2為樣品消解環境。

表3 測定紅薯中的重金屬含量及相對標準方差

2.3 精密度實驗

按照實驗部分所述方法，對同一樣品連續測定11次，其測試結果如表4所示。

從表4中可以看出，紅薯中Cd、Cu、Ni、Pb、Zn等5種重金屬元素RSD均在5%以下，滿足測試需要。

表4 精密度測試結果

2.4 樣品加標回收實驗

根據上述結論，使用消解體系2進行消解，按實驗所述步驟進行加標回收實驗。加標量按照原含量的0.5～2倍濃度進行，以此探討各重金屬元素的加標回收情況，其加標回收率測定結果如表5所示。

從表5 中可以看出，紅薯中各重金屬元素回收率在92.31%～101.92%之間，樣品回收率滿足分析要求。

表5 加標回收測定結果

2.5 不同部分重金屬含量分析

將樣品分成紅薯根、紅薯莖、紅薯葉三部分，按照樣品所述步驟進行消解，在ICP-MS上進行測量，其測試結果如表6所示。

表6 紅薯不同部分重金屬含量測試

通過上表數據對比發現，同種植物的不同部分對重金屬有不同的吸附作用[8]。紅薯根對鎘、鉛有較大的吸附作用；紅薯葉片對銅有較強的吸附作用；而紅薯莖則對鎳、鋅有較強的吸附富集作用。整體元素種類及含量呈現出紅薯根＞紅薯葉＞紅薯莖的趨勢，顯示出部分重金屬元素的遷移富集現象[9]。

3 結論

采用HNO3-HClO4-HCl體系運用石墨消解儀消解樣品，再利用ICP-MS分析重金屬元素含量，該方法具有操作簡單、能同時檢測多種元素含量的特點。且各元素RSD在5%以下，各重金屬元素回收率在92.31%～101.92%之間，完全滿足環保分析需要。同時，根據紅薯中不同部位重金屬含量的對比，也可以顯示出不同元素在紅薯不同部位中的遷移富集現象。