向天云

（四川中測凱樂檢測技術(shù)有限公司，四川 成都 610066）

摘要：探究微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤中重金屬的具體方法，并對土壤中元素的同位素對測定結(jié)果的影響作研究分析。利用此法檢測土壤中的重金屬，操作簡單，結(jié)果準(zhǔn)確，靈敏度也比較高，可以用于大批量的土壤檢測。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體質(zhì)譜法；土壤；重金屬

引言：電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ ICP-MS） 是質(zhì)譜分析方法之一[1-3]，是近年來新建立的檢測土壤中重金屬的重要方式之一。ICP-MS 檢測方法較傳統(tǒng)檢測方法的優(yōu)點是具有極高的靈敏度、極高的準(zhǔn)確性及操作簡單[4]，因此得到在檢測土壤方面得到了極大的關(guān)注。本文將對使用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤中重金屬元素做出具體介紹。

1實驗部分

1.1實驗儀器及工作條件。測定土壤中重金屬元素時需要的的器械有Agilent 7700e電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，Mars Xpress微波消解儀，Milli-Q A10純水發(fā)生器，其他實驗儀器有電子分析天平、尼龍篩和常用玻璃器皿等。每次使用前均需用濃度為5%的HNO3溶液對玻璃器皿進行浸泡，侵泡時間要求至少為24小時，浸泡完成后，用蒸餾水、純水對其進行沖洗、晾干。微波消解步驟如下[5-7]：（1）在功率為1600W的條件下升溫7分鐘，溫度在室溫到120℃之間即可進行時間為3分鐘的消解；（2）升溫5分鐘，在溫度處于120-160℃之間時消解3分鐘；（3）升溫5分鐘，在溫度處于160-190℃之間時消解25分鐘。電感耦合等離子體質(zhì)譜法工作條件如下：使用玻璃同心霧化器，霧化條件是2℃，霧化氣流量是1.03l·min-1，等離子體氣流量為15.00l·min-1，采用全定量模式，峰點為3點，重復(fù)次數(shù)100次，采樣深度為10.00mm。

1.2 主要試劑。制備質(zhì)量濃度為10 μg/mL的Ag、Zn、Cd、Cr、Co、Cu、Ni、Pb、Tl、V 等10種元素的混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液，質(zhì)量密度為10μg/mL的Ge、In、Bi混合內(nèi)標(biāo)儲備液，以及質(zhì)量濃度為1μg /L由Li、Y、Tl、Ce、Co共同配置的調(diào)諧液，其他試劑有硝酸，鹽酸及氟化氫，高純水，國家一級標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)土壤。配置混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液時，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%的HNO3做溶劑，10種元素做溶質(zhì)進行配置。

1.3 分析步驟。在電子分析天平上稱取0.25土壤樣品，稱取結(jié)束后將其倒入消解罐中，消解罐內(nèi)提前裝入50 mL聚四氟乙烯，向消解罐中先加入 6 mL HNO3，然后加入2 mL HCl 和 2 mL HF，將其混合均勻。觀察罐中的反應(yīng)情況，由罐中反應(yīng)程度決定放置時間，反應(yīng)越劇烈，放置越久，直至反應(yīng)歸于平穩(wěn)。反應(yīng)下來則將罐蓋蓋上并擰緊，然后將消解罐放置于消解盤進行微波消解。消解結(jié)束后靜置15-30 min，直至罐內(nèi)壓強與外界壓強一致，打開罐蓋，將消解罐放在加熱器上，將溫度升至140℃對其進行加熱除酸，罐內(nèi)水分蒸發(fā)快要干凈時停止加熱，冷卻后用水對消解罐進行沖洗，使罐內(nèi)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)移到50ml的容量瓶中，加入高純水至刻度，搖勻、靜置。為了保證 ICP -MS 測定時的可溶性固體總量（ TDS） ≤0. 1%，取 5 mL 溶液裝入規(guī)格為25 mL的容量瓶中，向其中加入超純水使溶液達到25ml，利用ICP -MS 儀器進行測試。

2結(jié)果與討論

2.1 儀器條件的優(yōu)化。待ICP-MS 自動點火并穩(wěn)定30 min、霧化器的溫度下降到2℃左右后，利用調(diào)諧液調(diào)諧，觀察并記錄調(diào)諧元素的靈敏度、穩(wěn)定性、雙電荷和氧化物的數(shù)據(jù)。

2.2元素質(zhì)量數(shù)的選擇。本次選擇的10個元素中除了Co都有同位素，因此選擇元素質(zhì)量數(shù)的原則是具有較高的豐度靈敏度，要盡量避免選到同質(zhì)異位素和氧化物。對物質(zhì)進行檢測，結(jié)果顯示10個元素的質(zhì)量數(shù)曲線和加標(biāo)回收率相近，所以在選擇同位素時首要考慮靈敏度，本次實驗中選擇的同位素見表1。

2.3內(nèi)標(biāo)元素的選擇。內(nèi)標(biāo)元素起校正響應(yīng)信號的漂移的作用，所以在選擇內(nèi)標(biāo)元素時，要選擇和檢測元素有相似特征的元素，具體原則如下：（1）樣品溶液中沒有性質(zhì)比較穩(wěn)定的元素；（2）內(nèi)標(biāo)元素與檢測元素的電離能大小相近或相差較?。唬?）內(nèi)標(biāo)元素的質(zhì)量數(shù)與待測元素相近或相差較小。因為待測元素的相對原子質(zhì)量覆蓋面大，所以用Ge、In、Bi作為內(nèi)標(biāo)元素，將內(nèi)標(biāo)元素和待測溶液一起置于三通管中進行混合，混合結(jié)束后裝入霧化系統(tǒng)作進一步檢測。

結(jié)論：本次實驗采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤中的重金屬元素，相較于傳統(tǒng)測量方法具有安全、有效、節(jié)約能源等特點，而且利用ICP-MS分析法，可以不用分離基體元素對樣品直接進行檢測，以此可快速地對土壤中的重金屬元素的檢測結(jié)果進行分析，除此之外，這種檢測方法還具有較高的靈敏度，極好的正確性和操作簡單等優(yōu)點。因此，利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法可測定大批量土壤中的重金屬元素。

參考文獻

[1] 朱蘭保，盛蒂.火焰原子吸收光譜法測定淮河沉積物中的重金屬元素[J].光譜實驗室，2013，30（ 3） ： 1412-1414.

[2] 高晶晶，劉季花，張輝，等.高壓密閉消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定海洋沉積物中稀土元素[J].巖礦測試，2012，31（ 3） ：425-429.

[3] 樂淑葵， 段永梅. 電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定土壤中的重金屬元素[J]. 中國無機分析化學(xué)， 2015， 5（3）：16-19.

[4] 李業(yè)軍， 張青， 李永太. 電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤中重金屬元素[J]. 當(dāng)代化工， 2015（4）：864-867.

[5] 張丹， 張琳， 王俊紅，等. 微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定藻類中4種重金屬元素[J]. 理化檢驗：化學(xué)分冊， 2016， 52（10）：1172-1174.

[6] 馬莉， 司晗. 微波消解樣品-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定土壤中重金屬元素和稀土元素[J]. 環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊， 2016（2）：88-91.

[7] 楊詠梅. 微波消解樣品-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定土壤中重金屬元素和稀土元素[J]. 福建質(zhì)量管理， 2016（9）.