ICP-OES同時測定土壤中多種重金屬可給態(tài)的研究

楊旭鵬，朱英存，李林林

（蘇州科技學(xué)院 環(huán)境科學(xué)與工程系，江蘇 蘇州 215011）

ICP-OES同時測定土壤中多種重金屬可給態(tài)的研究

楊旭鵬，朱英存，李林林

（蘇州科技學(xué)院 環(huán)境科學(xué)與工程系，江蘇 蘇州 215011）

研究了以HNO3-HCl為提取劑、電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ICP-OES） 同時測定土壤中重金屬As、Pb、Cr、Cu、Zn、Cd、N i共7種元素的可給態(tài)的方法。實驗結(jié)果表明，土壤中重金屬可給態(tài)經(jīng)HNO3-HCl提取后完全分解，采用內(nèi)標(biāo)法可以提高測定的準(zhǔn)確度和精密度，該方法加標(biāo)回收率為90.9%～106.3%，精密度＜3%，具有較好的準(zhǔn)確度和精密度，是一種快速、高效的分析方法。

重金屬可給態(tài)；電感耦合等離子發(fā)射光譜；提取劑

近年來土壤重金屬污染問題在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注[1～3]。重金屬對環(huán)境的影響不單單與其總量有關(guān)，與其在土壤中的存在形態(tài)有莫大的關(guān)系?？山o態(tài)的重金屬生物毒性最強(qiáng)，易在動植物中富集。因此準(zhǔn)確快速地測定土壤中主要重金屬可給態(tài)[4]的含量可為了解污染土壤的性質(zhì)并為采取相應(yīng)的治理措施提供科學(xué)的依據(jù)。目前，對土壤中可給態(tài)重金屬的提取方法主要有單獨提取法和逐級提取法。單獨提取法中根據(jù)提取劑種類的不同，可以分為以下幾種:酸提取、螯合劑提取、緩沖溶液提取、無緩沖鹽溶液提取。逐級提取法主要有BCR法與Tessier法及兩種方法的改良方法。單獨提取法中的酸提取因其可操作性強(qiáng)，提取形態(tài)具有代表性而成為研究領(lǐng)域的熱點，本文的主要研究內(nèi)容就是酸提取。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES） 具有良好的檢出限和分析精密度、基體干擾小，線性動態(tài)范圍廣、多元素同時測定等優(yōu)勢，近年來成為各行業(yè)領(lǐng)域中測定重金屬的主要檢測手段[5～6]。

本文對土壤樣品中 As、Pb、Cr、Cu、Zn、Cd、Ni的可給態(tài)，采用酸提取進(jìn)行前處理，ICP-OES法進(jìn)行元素分析，通過標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定比較和實際土壤樣品的加標(biāo)回收率及精密度驗證了方法的可行性和準(zhǔn)確性。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜720-ES（美國Varian公司）；HOTBLOCK（萊伯泰科公司）；純水系統(tǒng)（美國MILLIPORE公司）。

100mg/L 的 As、 Pb、 Cr、 Cu、 Zn、 Cd、 Ni等多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（英國VHG公司）；鹽酸（ψ=37%，分析純，德國默克公司）、硝酸（ψ=37%，分析純，德國默克公司）；加拿大金屬可給態(tài)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（加拿大自然資源部）。

1.2 實驗方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

移 取 10 ml、 5 ml、 1 ml 的 As、 Pb、 Cr、Cu、Zn、Cd、Ni混合標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 ml容量瓶中，用5%稀硝酸稀釋至刻度，搖勻，配制成濃度為10mg/L、5mg/L、1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。移取1 ml上述10mg/L標(biāo)準(zhǔn)溶液于100 ml容量瓶中，用5%稀硝酸稀釋至刻度，配成濃度分別為0.1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2.2 土壤試樣分解方法

準(zhǔn)確稱?。?.000±0.005）g土壤樣品于50ml聚丙烯管中，加入2 LHNO3，8mlHCl，再加入去離子水至30ml，加上表面皿，置于HOTBLOCK上，95℃恒溫加熱，當(dāng)消解管內(nèi)溶液少于15ml時，將其移出，冷卻至室溫，使用去離子水定容至50ml，混合均勻，靜置過夜待測。

1.2.3 ICP-OES工作參數(shù)

觀測方式:水平方向

RF功率:1.3 kW

等離子氣流量:18 L/min

冷卻氣流量:1.5 L/min

泵速:15 r/min

霧化室壓力:200 kPa

2 結(jié)果與討論

2.1 無機(jī)酸的選擇

為了保證樣品中重金屬的可給態(tài)溶解完全，又不會反應(yīng)太過使晶格中的重金屬溶解，本方法采用混合酸提取，另外考慮到酸的加入會使溶液黏度和元素激發(fā)狀態(tài)改變，參考無機(jī)酸對ICPOES法造成的影響通常為H2SO4>H3PO4>HCl>HNO3[7]，所以本實驗采用HNO3-HCl體系。通過大量實驗證明，HNO3-HCl（1∶4） 消解液，利用HOTBLOCK并95℃恒溫加熱可以達(dá)到正確消解樣品的目的。

2.2 儀器參數(shù)的優(yōu)化

儀器參數(shù)的優(yōu)化，主要是對RF功率和等離子氣流量進(jìn)行了優(yōu)化。分析優(yōu)化實驗的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，RF功率1.3 kW，等離子氣流量18 L/min時，各元素的信背比數(shù)值最佳。

2.3 分析譜線的選擇與背景扣除

根據(jù)檢出限低、靈敏度高、共存元素譜線干擾少、光譜干擾程度低的原則選擇分析線進(jìn)行分析并進(jìn)行背景扣除，見表1。

表1 待測元素的分析線及背景扣除 nm

2.4 內(nèi)標(biāo)法對測定的校正

以Eu為內(nèi)標(biāo)元素（20mg/L） 能有效克服基體效應(yīng)、接口效應(yīng)的影響，提高檢測的準(zhǔn)確度與精確度，結(jié)果見表2。在測定條件下連續(xù)測定樣品的試劑空白11次，以其結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為所對應(yīng)的濃度值為各元素的檢出限。

表2 內(nèi)標(biāo)法對檢測結(jié)果的校正及檢出限

2.5 方法的回收率及精密度

用該方法測定實際重金屬污染土壤，加標(biāo)回收實驗結(jié)果見表3。

表3 加標(biāo)回收率和精密度

2.6 標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品的測定

為了檢查本方法對土壤樣品測定的可靠性和準(zhǔn)確度，按照上述前處理方法和儀器分析方法測定已知各元素可給態(tài)含量的加拿大土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STSD-1，計算回收率，同時計算其測定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，以考察其測定結(jié)果的精密度，其回收率為93.5%～102.8%，方法準(zhǔn)確度可靠，RSD<3%，結(jié)果見表4。

3 結(jié)論

本方法采用硝酸-鹽酸 （1∶4，V/V） 混合體系加熱（95℃） 提取，ICP-OES同時測定土壤中7種重金屬的可給態(tài)，以加拿大重金屬可給態(tài)標(biāo)準(zhǔn)土壤驗證方法準(zhǔn)確性，回收率達(dá)到93%～103%，精密度<3%；實際土壤樣品的加標(biāo)回收率達(dá)到90.9%～106.3%，說明該方法的準(zhǔn)確度和精密度真實可靠，是一種高效、先進(jìn)的測定土壤中可給態(tài)金屬的方法。

表4 測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)STSD-1結(jié)果

[1]張書海，沈躍文.污灌區(qū)重金屬污染對土壤的危害[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2000，12（ 2）:22-24.

[2]王凱榮.我國農(nóng)田鎘污染現(xiàn)狀極其治理利用對策[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1997，16（ 6）:274-278.

[3]王莉，郭淑滿.某灌區(qū)土壤中重金屬鎘污染調(diào)查[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2006，18（ 2）:19-21.

[4]王新偉，何江，李朝生.黃河包頭段沉積物中生物可給態(tài)重金屬分布研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，2002，15（ 1）:20-23，30.

[5]楊祥，金澤祥.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜的若干進(jìn)展[J].巖礦測試，2000，19（ 1）:32-41.

[6]謝華林.ICP-AES法測定大氣顆粒物中的金屬元素[J].環(huán)境化學(xué)，2002，21（ 1） :103-104.

[7]祁彪，丁玲玲，崔杰華，等.微波消解-ICP-AES法同時測定蛹草蟲中 8 種微量元素[J].食品科學(xué)，2009，30（ 24）:303-306.

Study on the Determination of Available Metals with Inductively Coup led Plasma Optical Emission Spectrometry

Yang Xupeng,Zhu Yingcun,Li Linlin
（School of Environmental Science and Engineering， Suzhou University of Science&Technology，Suzhou Jiangsu 215011， China）

The paper studied a method based on simultaneous determination of seven types of available metals(As,Pb,Cr,Cu,Zn,Cd,Ni)which were extracted with HNO3and HCl.The results showed available metals in the soil were extracted completely with mixed acid,internal standard method could improve the precision and accuracy of the analysis significantly.The recovery rates obtained by standard addition method were between 90.9%～106.3%,and RSD were lower than 3.0%likewise.It showed this was a fast and efficient method.

available metals； ICP-OES； extractingagent

X832

A

1008-813X（2012）01-0051-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.01.015

2011-11-28

楊旭鵬（1987-），男，江蘇鹽城人，蘇州科技學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)在讀碩士研究生，主要研究環(huán)境監(jiān)測。