微波消解-ICP-MS法测定土壤中的铬、镍、铜、锌、镉、铅

农业与生态环境
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DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.01.097
微波消解-ICP-MS法测定土壤中的
铬、镍、铜、锌、镉、铅
①
宋磊
（铜仁市环境监测站 贵州铜仁 554300）
摘 要:本实验采用微波消解法，利用浓盐酸、浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢4种试剂进行消解，电热板进行赶酸，用ICP-MS测定样品溶液中总铬、总镍、总铜、总锌、总镉、总铅的含量。

空白样品浓度低于方法检出限，RSD＜1%，RE＜3%，加标回收率在94.0%～106%之间。

该方法操作简单、安全，重现性和稳定性好，准确度高，可同时测定土壤中多种重金属含量。

关键词:微波消解-ICP-MS法 赶酸 重金属
中图分类号:TH843 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2018)01(a)-0097-02
①作者简介：宋磊（1987—），男，汉族，山东聊城人，硕士，工程师，从事等离子质谱及原子吸收分析工作。

在环境监测工作中，快速准确测定土壤中的重金属含量是一项十分重要的任务，其中最为关键、最为重要、难度最大的环节是消解过程。

常见的消解方法有电热板消解法、微波消解法、全自动消解法等，不同的消解方法对土壤中重金属含量的测定影响很大。

电热板消解法耗时长、重现性差、酸用量大、消解过程不易掌控，对实验操作人员的要求高、伤害大；微波消解法样品用量小、酸用量小、操作简便，目标分析物损失小；全自动消解法自动化高、危险性小、立体加
热均匀、一次性处理样品量大[1-3]。

1 实验部分
1.1 仪器和试剂
7700e型电感耦合等离子体质谱仪（美国A g i l e n t 公
司），M D S -6G 型微波消解仪，D T 24-20F 型电热板，AL204万分之一电子分析天平。

浓盐酸、浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢均为优级纯；实验用水为超纯水；金属标准储备液、内标液、调谐液均由美国A g i le nt公司提供，批号分别为G8500-6940、G5188-6525、G5188-6564；氩气纯度为99.999%；土壤为国家标准样品GSS-25。

1.2 前处理过程
取0.1g （准确至0.0001g）土样，置于消解罐中，加入1m L 浓盐酸、4m L 浓硝酸、1m L 氢氟酸、1m L过氧化氢，将其放入微波消解装置设定程序，使样品升高到130℃，保持10m i n；升高到150℃，保持5m i n；升高到180℃，保持10m i n；升高到190℃，保持15m i n。

消解完成后冷却至室温，于电热板上150℃敞口赶酸至近干，用超纯水定容至50.0mL。

1.3 测定
按照1.2的消解方法消解标准样品GSS-25，做6个平行土样，3个全程序空白。

用ICP-MS直接测定Cr、Ni、Cu、Z n、C d、P b，内标法定量。

内标液为含Bi、G e、I n、Lu、R h、S c、T b 各1m g/L的混合标准溶液，调谐液为含Ce、Co、Li、Tl、Y各1μg/L的混合标准溶液，标准曲线浓度系
列为0、10、20、50、100、200μg/L。

2 结果与讨论
2.1 干扰及消除
质谱型干扰主要包括氧化物和双电荷干扰、多原子离子
重叠干扰、同量异位素重叠干扰。

通过调节仪器参数降低氧化物和双电荷干扰；利用校正方程、仪器优化、碰撞反应池技术降低多原子离子重叠干扰；使用校正方程、在分析前对样品进行化学分离消解降低同量异位素重叠干扰。

非质谱型干扰程度与样品基体性质有关，主要分为空间电荷效应干扰、基体抑制干扰、物理效应干扰，可通过优化仪器条件、内标法进行消除。

2.2 标准曲线
铬、镍、铜、锌、镉、铅工作曲线的曲线方程分别为y =4.691E 4x+1.319E 3、y =1.974E 4x+6.634E 2、y =5.325E 4x +3.230E 4、y =9.710E 4x +3.426E 4、y=1.292E4x+1.089E2、y=1.079E5x+2.379E4，线性相关系数分别为1.0000、1.0000、1.0000、0.9995、1.0000、1.0000。

所有曲线的相关系数均大于0.9990，满足分析要求。

2.3 空白试样
取3个试剂空白和3个全程序空白，分别重复测量3次，所有测量值均低于方法检出限，满足分析要求。

2.4 精密度及准确度
取6个待测样品，分别测定3次，取平均值，计算样品中重金属含量。

Cr、N i 、C u 、Z n 、C d 、P b 的标准值范围（m g /k g）分别为66±4、30±1、23.6±1.0、66±2、0.175±0.010、22±1。

Cr的测定值（mg/kg）分别为64.8、64.1、64.3、65.1、64.3、65.1，均值（m g /k g）为64.6；Ni 的测定值（m g /k g）分别为30.0、29.5、30.0、30.0、29.9、30.1，均值（mg/kg）为29.9；Cu的测定值（mg/kg）分别为23.9、24.0、23.9、23.8、23.8、23.5，均值（m g /k g）为23.8；Z n的测定值（m g /k g）分别为65.5、65.2、
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65.0、64.8、65.1、65.2，均值（m g/k g）为65.1；Cd的测定值（mg/kg）分别为0.178、0.176、0.179、0.178、0.178、0.179，均值（mg/kg）为0.178；Pb的测定值（mg/kg）分别为22.3、22.2、22.6、22.5、22.3、22.2，均值（mg/kg）为22.4。

Cr的精密度RSD为0.7%，准确度RE为2.1%；Ni的精密度RSD为0.7%，准确度RE为0.3%；Cu的精密度RSD为0.7%，准确度RE为0.8%；Zn的精密度RSD为0.4%，准确度RE为1.4%；Cd的精密度RSD为0.6%，准确度RE为1.7%；Pb的精密度RSD为0.7%，准确度RE为1.8%。

结果表明，RSD 〈1%，RE 〈3%，方法的精密度和准确度满足分析要求。

2.5 加标回收率
取两份标准土样GBW 07454（G S S -25），质量均为0.1g。

向其中一份土样中加入1m L 浓度为1m g /L的金属标准溶液，另一份不加。

以相同的条件消解两份土样，用ICP-MS进行测定。

未加标的土样Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb 含量（μg）分别为6.46、2.99、2.38、6.51、0.0178、2.24，加标的土样Cr、N i、Cu、Z n、C d 、P b 含量（μg）分别为7.41、4.02、3.34、7.57、1.0172、3.18。

经计算，土样中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的加标回收率分别为95.0%、103%、96.0%、106%、99.9%、94.0%。

结果表明：加标回收率在94.0%～106%之间，满足分析
要求。

3 结语
本实验采用微波消解法，利用浓盐酸、浓硝酸、氢氟酸、过氧化氢4种试剂进行消解，电热板进行赶酸，用ICP-MS 测定样品溶液中总铬、总镍、总铜、总锌、总镉、总铅的含量。

通过空白值、精密度、准确度、加标回收实验验证，本实验方法具有空白值低、精密度高、准确性好、回收率高、可同时检测多种重金属的优点。

参考文献
[1] 王媛媛,陆新燕,王楠,等.微波消解和A S D 消解IC P-M S 测定土壤中重金属元素的比较[J].环境监控与预警,2015,7(5):25-27.
[2] 苏淑坛,李天宝,易碧华,等.微波消解-ICP-AES法测定土壤中铅、砷、铬、镉和汞[J].福建分析测试,2013,22(5):45-48.
[3] 龙加洪,谭菊,吴银菊,等.土壤重金属含量测定不同消解方法比较研究[J].中国环境监测,2013,29(1):123-126.(上接96页)
移，然后又逐渐向上漂移；100p pb和400p pb两点的漂移情况较为相似。

导致这一漂移现象出现的原因可能是臭氧分析仪本身，或者是动态校准仪造成的。

最终得出的结论是，如果仪器使用的周期超过6个月，动态校准仪中所产生的臭氧浓度就很难保证其能够满足《环境空气气态污染物(SO 2、NO 2、O 3、CO)连续自动监测系统技术要求及检测方法》当中的相关规范要求[5]。

2.3 子站跟踪动态校准臭氧浓度
分别跟踪调查了两台T 700动态校准仪中200p p b 、300p p b 两点的臭氧浓度，其中200p p b 的最小值为191p pb，最大值为212p pb，相对误差和平均相对误差分别为-4.5%～6.0%、2.6%，误差超过（±2%）的共有6次；300p p b 的最小值为288p p b，最大值为316p p b，相对误差和平均相对误差分别为-4.0%～5.3%、2.8%，误差超过（±2%）的共有7次。

由此可以看出，在使用2个月后，动态校准仪臭氧浓度产生的漂移就会较为明显，而且不同仪器波动特点也存在一定差异，同时存在正、负漂移现象。

3 结论与建议
一是动态校准仪臭氧发生器发生的臭氧浓度复现性比较差，出现明显漂移现象，这与臭氧组建稳定性之间存在一定的关联性。

如果子站臭氧分析仪传递的标准是动态校准仪的话，可以通过增加动态校准仪校准审查频次，并且标准传递最好是在子站完成，进而有效避免在再次开关机或运输过程中导致动态校准仪臭氧浓度出现较大漂移。

二是建议只是把动态校准仪臭氧浓度看作子站臭氧分析仪自动跨点和零点审查的依据，臭氧分析仪类型将多点校准作为其传递标准。

具体操作就是针对性制定相应的传递标准，并且定期将监测用臭氧分析仪和动态标准仪带到子站进行标
准传递。

三是目前国内进行的零空气质量确认和验收工作的地区相对较少，而且动态校准仪臭氧浓度的复现性也不会对零空气质量产生影响，但是干扰到其他气态污染物的校准浓度，因此各个地区都需要加强对这一方面的深入研究。

只有这样，才能够在空气环境治理中采取有效的措施，真正做到环境治理，实现人类的可持续发展。

参考文献
[1] 王剑敏,梅红兵,刘军,等.环境空气质量臭氧自动监测仪校准方法探讨[J].环境科学导刊,2017,36(5):91-94.[2] 李锷彬.环境空气自动监测系统运行管理的策略与质量控制的信息化研究[J].资源节约与环保,2016(6):141,144.[3] 高斌.浅析环境空气质量自动监测系统的管理与维护[J].黑龙江科技信息,2015(8):21.[4] 夏新,元洁,吴晓凤,等.环境空气自动监测系统质量管理体系框架[J].中国环境管理,2013,5(4):48-52.
[5] 黎莫清,周小武.环境空气质量自动监测系统过电压保护设计[J].贵州气象,2013,37(S1):92-95.[6] 曾立武,黄晓锋,兰紫娟,等.基于VB6.0串口通信的环境空气质量自动监测系统[J].现代电子技术,2012,35(20):155-158.
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