電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定《全國土壤污染狀況詳查》樣品中重金屬

肖立青，孫云超，鄧述培，蘇衛(wèi)漢，黃利寧

（湖南省有色地質(zhì)勘查研究院，湖南 長沙 410015）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源不合理開采、廢水廢渣的違規(guī)排放等因素導(dǎo)致土壤污染日益嚴(yán)重。在土壤的污染物中，若重金屬污染物超量存在，不僅影響作物的生長和產(chǎn)量，而且還會(huì)通過食物鏈危及人和動(dòng)物的健康乃至生命[1]。2016年5月31日，中國環(huán)境保護(hù)部頒布了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(以下簡稱“土十條”)，并于2016年l2月23日開始了全國范圍的“土壤污染狀況詳查”項(xiàng)目。根據(jù)“土十條”提出的要求，2018年底前將查明農(nóng)用地土壤污染的面積、分布及其對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，為土壤污染的防治工作提供重要的數(shù)據(jù)支持。

常用的土壤重金屬檢測方法有原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、X射線熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[2-5]，其中質(zhì)譜法能夠同時(shí)檢測元素周期表中大部分金屬元素和部分非金屬元素，線性范圍寬，且方法的檢測限低，干擾比較少，靈敏度、準(zhǔn)確度都比較優(yōu)越。已經(jīng)發(fā)展為微量無機(jī)元素的常規(guī)分析技術(shù)[6-10]。本文對(duì)土壤樣品中的土壤樣品采用濕法分解，樣品中加入氫氟酸-高氯酸-硝酸，于電熱板上加熱溶解，轉(zhuǎn)化為待測溶液，采用ICP-MS法分析鎘、鉛、鉻三種待測元素的含量。用土壤國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證了方法的檢出限的準(zhǔn)確度和精密度，證明能滿足土壤污染狀況調(diào)查樣品分析質(zhì)量要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

X SERIESⅡ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國熱電公司)：配備有半導(dǎo)體制冷霧化器、鎳采樣錐和截取錐、XT接口(耐高鹽接口)。儀器工作條件見表1。

表1 儀器測量條件

1.2 主要試劑

鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液：移取混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，用王水(1+9)逐級(jí)稀釋成0.050、0.100、1.000、10.000、50.000Iμg.L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

鉻、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：移取混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，用王水(1+9)逐級(jí)稀釋成0.50、1.00、10.00、100.00、500.00μg.L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

調(diào)諧液(10μg/L)：包含有7Li，9Be，59Co，115In，209Bi，238U，140Ce等元素的混合溶液。

103Rh內(nèi)標(biāo)溶液(2μg/L)，高純?nèi)ルx子水，氫氟酸(優(yōu)級(jí)純)，硝酸(優(yōu)級(jí)純)，高氯酸(優(yōu)級(jí)純)，鹽酸(優(yōu)級(jí)純)，高純氬氣(純度大于99.99%)。

1.3 樣品處理

準(zhǔn)確稱取0.1000g干燥的土壤樣品于聚四氟乙烯坩堝中，加入少量水潤濕后，加入5mL氫氟酸，1mL高氯酸，1mL硝酸，然后將坩堝置于有溫度控制的電熱板上，溫度設(shè)定為200℃，蒸干，再重復(fù)加入上述酸溶解一遍，蒸干至白煙冒盡，再升溫至300℃，將氫氟酸趕盡，冷卻至室溫，加入5mL王水，蒸干，取下坩堝，加入王水(40%)溶解，用超純水定容至10mL，用移液槍取1mL于10mL比色管中，用2%稀硝酸溶液定容。

1.4 儀器操作

功率、采樣深度和載氣流量是調(diào)節(jié)儀器靈敏度最重要的工作參數(shù)，條件優(yōu)化以靈敏度、氧化物、雙電荷收率為考察指標(biāo)，用含10μg.L-1Be、Co、In、U調(diào)諧溶液優(yōu)化儀器參數(shù)，其優(yōu)化后儀器工作參數(shù)見表1。在儀器工作條件下，標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)入ICP-MS后，儀器自動(dòng)給出元素的校準(zhǔn)方程及線性相關(guān)系數(shù)，結(jié)果表明，元素工作曲線的線性相關(guān)系數(shù)在0.9998以上。

2 結(jié)果與討論

2.1 干擾的消除

通過在線加入內(nèi)標(biāo)溶液以降低霧化效應(yīng)，可以有效校正儀器接口效應(yīng)和基體效應(yīng)并降低采樣錐接口和離子透鏡處的空間電荷效應(yīng)等引起的干擾。采用EPA6020方法推薦的干擾校正公式扣除同量異序素形成的干擾和背景粒子形成的干擾。

2.2 方法的檢出限

按試驗(yàn)方法在試驗(yàn)條件下制作空白溶液，對(duì)其平行測定l2份，12份測定結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為方法的檢出限，計(jì)算出方法的檢出限見表2。

表2 元素的檢出限

2.3 準(zhǔn)確度和精密度實(shí)驗(yàn)

選取GBW07401、GBW07402兩個(gè)土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行方法的準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)，對(duì)每一個(gè)樣品進(jìn)行多次分析，由多次測定的平均值作為測定值，計(jì)算其相對(duì)誤差（RE）和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），結(jié)果表明（見表3），方法的準(zhǔn)確度和精密度滿足土壤污染狀況調(diào)查樣品分析要求。

表3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分析結(jié)果

3 結(jié)論

上述實(shí)驗(yàn)表明電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測定土壤污染狀況調(diào)查樣品中3種重金屬元素，具有方法檢出限低、準(zhǔn)確度好、精密度高的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于土壤污染狀況調(diào)查樣品中的測定，能獲得令人滿意的結(jié)果。