全自動石墨消解電感耦合等離子質(zhì)譜法測定土壤中的重金屬

王 東，胡 珊

（1.宣城市環(huán)境監(jiān)測中心；2.宣城市環(huán)保局，安徽 宣城 242000）

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出，從污染類型看，以無機(jī)型為主。隨著監(jiān)測點(diǎn)位和測定元素的增加，如何簡單、快速、準(zhǔn)確地測定出土壤中的重金屬，成為各監(jiān)測部門的探討重點(diǎn)。消解土壤中的重金屬和測定方法很多，其中電熱板消解和微波消解方法成熟，但操作過程冗長煩瑣，自動化程度低。目前，測定方法主要為原子吸收法，此方法需要單元素逐個(gè)測定，光譜干擾較大。本文研究采用全自動石墨消解法對土壤樣品進(jìn)行消解，運(yùn)用電感耦合等離子質(zhì)譜法對消解液的銅、鉛、鋅、鎳、鎘、鈷、砷、釩八種元素進(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原理

土壤樣品通過硝酸-鹽酸-氫氟酸消解體系經(jīng)全自動石墨消解儀處理為樣品溶液，樣品溶液經(jīng)霧化由載氣送入霧化系統(tǒng)霧化后，以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體炬管中，在惰性氣體磁場中被電離，轉(zhuǎn)化為帶正電荷的離子，經(jīng)離子采集系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜的信號強(qiáng)度與進(jìn)入質(zhì)譜儀的離子數(shù)成正比，通過測量質(zhì)譜的信號強(qiáng)度來測定樣品溶液的元素濃度[1]。

1.2 主要儀器和試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS（PE350X）：珀金埃爾默公司；全自動石墨消解儀：瑞科AUTO GDA-72；萬分之一天平：梅特勒ME204E。

銅、鉛、鋅、鎳、鎘、鈷、砷、釩混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：國家有色金屬及電子材料分析測試中心，濃度100 ug/mL；土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：GBW07402（GSS-2），GBW07427（GSS-13）；硝酸：up級，蘇州晶瑞化學(xué)試劑有限公司；氫氟酸：優(yōu)級純，蘇州晶瑞化學(xué)試劑有限公司；鹽酸：優(yōu)級純，蘇州晶瑞化學(xué)試劑有限公司；試驗(yàn)純水：娃哈哈純凈水；內(nèi)標(biāo)儲備液100 ug/mL（Rh、Re）：經(jīng)過兩級稀釋，配制成50 ug/L的內(nèi)標(biāo)使用液；儀器調(diào)諧液1 ug/L（Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U）：珀金埃爾默公司。

1.3 儀器分析條件

按照儀器操作要求進(jìn)行抽真空（大于12 h），經(jīng)儀器優(yōu)化等調(diào)試，使Be9＞2 000，In115＞40 000，U238＞30 000，氧化物形成156CeO/140Ce≤0.025，雙電荷化合物形成71Ce++/142Ce≤0.03。儀器操作條件如表1所示，在儀器各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)過優(yōu)化達(dá)到測定要求后，將空白、標(biāo)準(zhǔn)曲線、消解后的樣品依次進(jìn)行測定，對各被測元素進(jìn)行回歸分析。

表1 儀器操作條件

1.4 土壤樣品的處理

采集的新鮮土壤樣品，除去土樣中石子、樹根、落葉等異物，用四分法縮分，縮分后的土樣置于陰涼處自然風(fēng)干，用橡膠錘碾壓，通過2 mm尼龍篩，混勻。用瑪瑙研缽將土樣細(xì)磨至全部通過孔徑0.149 mm（100目）尼龍篩，混勻后備用[2]。

1.5 試樣消解

稱取0.200 0 g左右上述100目的樣品于聚四氟乙烯管中，將消解管置于石墨消解儀中，通過儀器自動加入2 mL HNO3，2 mL HF，1 mL HCL，蓋上蓋子，搖勻，于120℃加熱回流2 h，冷卻，將樣品轉(zhuǎn)移至50 mL塑料容量瓶中，用純水洗滌聚四氟乙烯管2～3次，合并于容量瓶中并定容，搖勻。按上述步驟做試劑空白[3]。用在線加入內(nèi)標(biāo)、稀釋和標(biāo)準(zhǔn)加入法控制基體效應(yīng)[4]。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 校準(zhǔn)曲線

用標(biāo)準(zhǔn)加入法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，各元素濃度在一定范圍內(nèi)與強(qiáng)度呈線性關(guān)系[5]。各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線截距、斜率、相關(guān)系數(shù)、檢出限如表2所示。

2.2 土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品測定結(jié)果

將處理好的土壤樣品溶液靜置后，取上清液用電感耦合等離子質(zhì)譜儀進(jìn)行測定。消解后的樣品重復(fù)測定7次，兩種土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果、RSD值如表3、表4所示。

表2 各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表3 土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07402（GSS-2）測量結(jié)果與精密度

表4 土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07427（GSS-13）測量結(jié)果與精密度

由表3、表4可以看出，用ICP-MS對兩個(gè)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中銅、鉛、鋅、鎳、鎘、鈷、砷、釩八種元素的測定，測定結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值允許誤差，滿足土壤測定準(zhǔn)確度要求；鎘標(biāo)準(zhǔn)偏差＜10%，其他元素標(biāo)準(zhǔn)偏差＜5%，精密度控制在較小范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

試驗(yàn)采用全自動石墨消解儀進(jìn)行土壤樣品前處理，簡單快速，自動化程度高，節(jié)省人力，用酸量少，大大減少對操作人員的健康傷害和對環(huán)境的污染。用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)銅、鉛、鋅、鎳、鎘、鈷、砷、釩元素，結(jié)果顯示，該方法重現(xiàn)性好、干擾少，準(zhǔn)確度高、分析樣品效率高，適合于大批量土壤樣品中多種元素的同時(shí)測定。

1 陸 云，韋 錳，韋麗麗.國產(chǎn)石墨消解儀-原子吸收光譜法測定土壤總鉻[J].大眾科技，2016，18（9）：35-37.

2 鄭紅艷，郭雪勤，朱志勛，等.土壤和沉積物重金屬測定中不同前處理和分析方法的比較[J].廣東化工，2017，44（16）：242-244.

3 韋 錳，劉勇強(qiáng).石墨消解-ICP-MS同時(shí)測定土壤中的五種重金屬元素[J].大眾科技，2016，18（8）：43-44.

4 李 承.全自動石墨消解-ICP-MS法測定土壤中的重金屬含量[J].廣東化工，2016，43（21）：162-163.

5 鄧 杰，戴林健，楊 蘇，等.石墨消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定煙葉中12種微量元素[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2017，38（9）：1759-1763.