應(yīng)用ICP-MS碰撞反應(yīng)池(KED)測定土壤中鎘、鍺、鉬、鉈

(貴州省煤田地質(zhì)局實驗室，貴州貴陽，550008)

普查區(qū)土壤重金屬含量是耕地質(zhì)量地球化學(xué)評價重要指標(biāo)之一，廣泛應(yīng)用于耕地質(zhì)量地球化學(xué)等級劃分、生態(tài)風(fēng)險評價等方面。其中鎘、鍺、鉬、鉈是較為常見的土壤重金屬污染物。傳統(tǒng)的檢測方法有原子熒光光譜法、原子吸收分光光度法、分光光度法等[1,2]，這些方法普遍步驟多、效率低、試劑耗費(fèi)量大、靈敏度不高[3]。電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)具有多元素同時分析、檢出限低等特點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于土壤重金屬元素檢測[4,5]。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，使用較為高效的硝酸-氫氟酸-高氯酸混合酸對土壤樣品進(jìn)行前處理，以中國國家標(biāo)準(zhǔn)樣，建立工作曲線，采用ICP-MS碰撞反應(yīng)池(KED)測定消解溶液中鎘、鍺、鉬、鉈，旨在建立一種簡便、高效、準(zhǔn)確的測定土壤樣品中鎘、鍺、鉬、鉈的方法，為土壤重金屬批量化檢測提供分析方法借鑒。

1 儀器設(shè)備與試劑

1.1 儀器設(shè)備

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)：美國PerkinElmer NexION 2000型，工作時RF功率1150W，霧化室溫度20℃，載氣流量0.82L·min-1，等離子體氣流量15L·min-1，輔助氣流量1.2L·min-1，排風(fēng)風(fēng)速為7～9米/秒，真空值2e-7Torr，氦氣流速3，泵速-35rpm，掃描次數(shù)20，讀數(shù)次數(shù)1，重復(fù)次數(shù)1，駐留時間全部50ms，積分時間1000ms，碰撞池模式；控溫式電熱板、超純水機(jī)。

1.2 試劑

硝酸、氫氟酸、高氯酸、鹽酸均為GR級試劑，生產(chǎn)廠商為成都市科隆化學(xué)品有限公司；氦氣純度>99.999%；內(nèi)標(biāo)：Rh/Re 50ppb；調(diào)諧液：分別取Be、Co、In、Ce、U的標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1.0mg/L)，用硝酸逐級稀釋至質(zhì)量濃度為1μg/mL的混合溶液，用于分析前的儀器調(diào)諧和質(zhì)量校準(zhǔn)；實驗用水：超純水(18.2MΩ·cm)；標(biāo)準(zhǔn)樣品：GSS-5、GSS-7、GSS-8、GSS-17、GSS-27、GSS-29、GSD-5a、GSD-12、GSD-10、GSS-30、GSS-31、GSS-32、GSS-33、GSS-34，生產(chǎn)廠商為地球物理地球化學(xué)勘查研究所(IGGE)。

2 測試步驟

2.1 樣品前處理

精確稱取0.0500g(精確至0.0001g)土壤樣品，置于聚四氟乙烯燒杯中，加1滴超純水潤濕樣品，加入3：3：1的硝酸、氫氟酸、高氯酸混合液10mL。蓋上蓋子。將盛有試樣的燒杯置于160℃的電熱板上加熱約2h后，打開燒杯蓋子，繼續(xù)加熱至260℃白煙冒盡，至近干時，加入3mL 10%王水溶解試樣，冷卻，用超純水定容至50mL，搖勻待用。同時，做雙平行空白試驗。

2.2 工作曲線的繪制

開機(jī)預(yù)熱1h后，將內(nèi)標(biāo)管及進(jìn)樣管依次插入2%稀硝酸中，清洗管路2-3min，用超純水清洗1min。點燃等離子炬。設(shè)置泵速-35 rpm。調(diào)諧使檢測儀器的Be In U靈敏度達(dá)標(biāo)(CeO/Ce≤2.5%，Ce++/Ce≤3%，220bkgd<1cps)。用中國國家標(biāo)準(zhǔn)GSS-5、GSS-7、GSS-8、GSS-17、GSS-27、GSS-29、GSD-5a、GSD-10、GSD-12作為標(biāo)準(zhǔn)樣，建立工作曲線。擬測試的目標(biāo)元素為: Ge、Mo、Tl、Cd。

表1 標(biāo)樣濃度值/ppm

相關(guān)系數(shù)須0.99以上。

3 結(jié)果與討論

3.1 檢出限

樣品空白平行分析11次，以檢測結(jié)果3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的濃度值作為方法檢出限，得到Cd、Mo、Ge、Tl的檢出限分別為0.072、0.242、0.111、0.041μg/g。

3.2 方法精密度

選擇土壤樣品TR2019001001，制備7組平行樣品，測定樣品中Cd、Mo、Ge、Tl的含量，計算相對偏差(RSD)，如表2。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析

按照樣品前處理步驟，分別做5份沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣(GSS-30、GSS-31、GSS-32、GSS-33、GSS-34)，消解完成后定容至50mL用ICP-MS測定目標(biāo)元素。測定值均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，結(jié)果列于表3。

表2 方法精密度

計算得出元素含量的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD均低于5.0%。

表3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果

4 結(jié)論

采用內(nèi)標(biāo)法和基體匹配法補(bǔ)償基體效應(yīng)。使用較為高效的硝酸-氫氟酸-高氯酸混合酸對土壤樣品進(jìn)行前處理，以中國國家標(biāo)準(zhǔn)樣，建立工作曲線，采用ICP-MS碰撞反應(yīng)池(KED)，能夠簡便、高效、準(zhǔn)確地測定土壤樣品中鎘、鍺、鉬、鉈，為土壤重金屬批量化檢測提供分析方法借鑒。