ICP-MS法與ICP-AES法測(cè)定土壤中重金屬元素方法比較

摘 要：在土壤重金屬元素測(cè)定中，ICP-MS法以及ICP-AES法是比較常用的測(cè)定方法，盡管實(shí)驗(yàn)操作要求比較高，但是測(cè)定效率也高，可對(duì)土壤中多種重金屬元素同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，在重金屬檢測(cè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文將會(huì)詳細(xì)探究ICP-MS法與ICP-AES法測(cè)定土壤重金屬元素的測(cè)定質(zhì)量，并進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)研究，為實(shí)際土壤重金屬測(cè)定提供參考。

關(guān)鍵詞：土壤重金屬;ICP-MS法;ICP-AES法;測(cè)定質(zhì)量

0 引言

眾所周知，伴隨著工業(yè)發(fā)展，部分地區(qū)發(fā)生了一系列環(huán)境污染問題，各種工業(yè)廢水、生活污水隨意排放，加上很多地區(qū)農(nóng)藥的濫用，導(dǎo)致土壤重金屬污染越來越嚴(yán)重。而土壤重金屬污染通常具有一定的隱蔽性，防治工作變得很困難。目前，我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)格外重視，各地區(qū)積極響應(yīng)習(xí)總書記青山綠水的號(hào)召，開展農(nóng)用地、工業(yè)用地土壤詳查工作。這就要求對(duì)土壤重金屬元素要有科學(xué)、客觀的測(cè)試手段。從以往的土壤重金屬測(cè)定方法來看，分類有很多，比如原子熒光法或原子吸收法。但是隨著測(cè)定要求的不斷上升，這些方法逐漸難以滿足土壤重金屬測(cè)定所需。而ICP-MS法以及ICP-AES法在這其中逐漸引起科研學(xué)者們的重視與關(guān)注，研究這兩種方法各自的測(cè)定效果，便具有了一定的意義。

1 測(cè)定原理分析

1.1 ICP-MS法

ICP-MS測(cè)定法的應(yīng)用中，需要利用ICP來作為離子源，同時(shí)在質(zhì)譜法的應(yīng)用中開展檢測(cè)工作，可以實(shí)現(xiàn)多元素分析檢測(cè)功能，其基本原理有五點(diǎn)：

①在ICP-MS法檢測(cè)中，樣品需要形成水溶液氣溶膠，并引入氬氣流當(dāng)中，再進(jìn)入氬等離子體中心區(qū)中，而該區(qū)域基于射頻能量所激發(fā)，處于大氣壓下;

②由于等離子體具有高溫特點(diǎn)，因此樣品一般在其中會(huì)進(jìn)行去溶劑化、汽化解離以及電離等;

③所有壓力區(qū)中的若干等離子體導(dǎo)入真空系統(tǒng)，將正離子以質(zhì)荷比來拉出并進(jìn)行分離;

④檢測(cè)器中的離子會(huì)逐漸地變?yōu)殡娮用}沖，此時(shí)可以借助積分測(cè)量線路來進(jìn)行計(jì)數(shù)與分析;

⑤由于電子脈沖大小和樣品中離子濃度有著較為密切的聯(lián)系，因此可以根據(jù)已知物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行對(duì)比與分析，達(dá)到對(duì)該樣品的衡量元素進(jìn)行定量分析與檢測(cè)的目的。

1.2 ICP-AES法

ICP-AES測(cè)定法的應(yīng)用同樣需要利用到ICP，同時(shí)以原子發(fā)射光譜激光源進(jìn)行激發(fā)再測(cè)定，可以滿足大部分元素的檢測(cè)之需，并且對(duì)于土壤重金屬元素的測(cè)定更有著極高的測(cè)定質(zhì)量，該測(cè)定法主要分為三個(gè)步驟，如下所示：

①激發(fā)：樣品需要在ICP的應(yīng)用中得到汽化、分解等作用，此時(shí)會(huì)變成原子形態(tài)，同時(shí)在電離作用中轉(zhuǎn)化為離子態(tài)，無論是原子還是離子都可以被光源激發(fā)以發(fā)光;

②分光：借助光譜儀器將所發(fā)出的光分解為光譜，而光譜排列順序以波長(zhǎng)進(jìn)行排列;

③檢測(cè)：借助光電器件對(duì)光譜進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)所得的光譜波長(zhǎng)來開展定性分析，同時(shí)依據(jù)光強(qiáng)度來開展定量分析。

2 測(cè)定優(yōu)缺點(diǎn)分析

ICP-MS法具有獨(dú)特的同位素分析能力，同時(shí)干擾因素比較少，對(duì)于難以測(cè)定的元素有著較高的分析質(zhì)量，可以與色譜分析法進(jìn)行聯(lián)用，用以研究元素形態(tài)，其測(cè)定優(yōu)缺點(diǎn)可如圖1所示：

而ICP-AES法優(yōu)缺點(diǎn)也比較明顯，如圖2所示：

3 測(cè)定數(shù)據(jù)分析

3.1 儀器：賽默飛iCAP Qc型質(zhì)譜儀、iCAP7400型光譜儀，具體工作參數(shù)如下表所示

3.2 測(cè)定結(jié)果

從表2中可以看到，在研究樣品重金屬測(cè)定中，應(yīng)用ICP-MS與ICP-AES測(cè)定鋅、鎳、錳、鉬、鎘、鉛、鉻、鈷、銅等元素中，各自結(jié)果與參考值進(jìn)行對(duì)比，可以看到，ICP-MS的測(cè)定質(zhì)量較高，在測(cè)定精準(zhǔn)度上比ICP-AES法更為優(yōu)異，可以在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)束語

無論是ICP-MS還是ICP-AES測(cè)定法，均有著可多元素同時(shí)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，與以往所應(yīng)用的原子吸收法以及原子熒光法相比，其測(cè)定價(jià)值十分高，且操作比較簡(jiǎn)單。從我們這次研究結(jié)果可以看到，ICP-MS測(cè)定法雖然精準(zhǔn)度比ICP-AES測(cè)定法要高，但是操作要求也比較高，對(duì)于測(cè)定人員的專業(yè)素質(zhì)有著十分嚴(yán)格的硬性要求。因此在實(shí)際土壤重金屬測(cè)定工作中，需要優(yōu)先選擇高素質(zhì)專業(yè)人才進(jìn)行操作，保障測(cè)定質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：

韓翠杰（1980- ），女，工程師，主要從事土壤、水、初級(jí)農(nóng)產(chǎn)品、固體廢物等分析工作。