快速消解ICPMS法测定土壤中痕量镉及其干扰消除

摘要建立了快速消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS )测定土壤中痕量镉的分析方法,选择114Cd 谱线扣除118Sn 的光谱干扰,用103
Rh 做内标进行检测。

该法检出限为0.002mg/kg ,精密度为2.9%~4.6%,加标回收率为89.7%~106.6%,方法准确可靠、高效环保,适用于大批量土壤样品的分析。

关键词快速消解;ICP-MS ;镉;干扰消除中图分类号X833文献标识码A 文章编号1007-5739(2019)07-0173-02
Determination of Trace Amounts of Cadmium in Soil by ICP-MS with Rapid Digestion and Its Interference Elimination
HUANG Sai
(Haimen Comprehensive Inspection and Testing Center in Jiangsu Province ,Haimen Jiangsu 226100)
Abstract A method to determine concentrations of trace amounts of cadmium in soil by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS )with rapid digestion was developed.The 114Cd spectral lines were selected to eliminate line interference of 118Sn ,and the 103Rh was used as internal standard.The detection limit was 0.002mg/kg ,the relative standard deviation were 2.9%-4.6%,and the recoveries rate were 89.7%-106.6%.The detection method was accurate ,reliable ,efficient and environmental friendly ,which was suitable for the analysis of large batches of soil samples.
Key words rapid digestion ;ICP-MS ;cadmium ;interference elimination
快速消解ICP-MS 法测定土壤中痕量镉及其干扰消除
黄赛
(江苏省海门市综合检验检测中心,江苏海门226100)
镉具有较强的迁移性和生物毒性,土壤污染会给人类的健康和生命带来重大危害和威胁[1]。

因此,对土壤中金属镉污染的检测研究尤为重要。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS )是近年来发展最快的无机痕量分析技术之一,具有检出限低、精密度高、线性范围宽、分析速度快、可以同时测定多种元素等优点,广泛应用于环境监测、食品、生物材料等领域
[2-3]。

特别是土壤中金属镉含量很低,干扰和误差大,采用ICP-MS 检测手段能提高土壤中重金属检测的精准度。

土壤快速消解是采用HNO 3、HCl 和HF 于石墨消解仪上加热消解,属含硅基体完全消解法,具有步骤简单、用时短、试剂用量少和避免器皿沾污等优势[4]。

本文通过快速消解处理ICP-MS 法测土壤中的痕量镉,并消除其分析干扰,以期能为土壤分析工作提供一定参考。

1材料与方法1.1
主要仪器及试剂
X Series ICP-MS 型电感耦合等离子体质谱仪(美国
Thermo Electron 公司);SPB48位快速消解仪(美国Perkin Elmer 公司);Milli-Q 超纯水机(美国Millipore 公司);ME204分析天平(瑞士Mettler-Toledo 公司)。

硝酸、氢氟酸、盐酸均为优级纯(阿拉丁试剂有限公司);超纯水(电阻率≥18M Ω·cm );镉、铑标准储备液(中国计量科学研究院);土壤国家标准物质GBW07407、GBW07451、GBW07453(地球物理地球化学勘察研究所)。

1.2
仪器主要工作参数
入射功率1300W ;雾化器流量0.9L/min ;等离子体气流量13.0L/min ;扫描方式为跳峰;重复次数3次;分析时间50ms ;采样深度7.9mm ;采样锥为镍锥。

1.3溶液配制
用2%HNO 3稀释配制质量浓度梯度为0、0.5、1.0、2.0、
3.0、
4.0、
5.0、10.0μg/L 的镉标准系列溶液。

铑内标溶液:标准储备液经逐级稀释至浓度为10μg/L 。

1.4土壤快速消解
准确称取约0.1g 土壤,精确至0.1mg ,于一次性PP 定量管中,用少许纯水润湿,加入3mL HNO 3、1mL HCl 和1mL HF ,摇匀,加盖;将容量管置于消解仪孔位中,升温至125℃,加热回流1h ;加热完成后取出定量管,冷却后定容至25mL ;离心去除消解残渣,无需赶酸。

2结果与分析
2.1仪器条件的优化
ICP-MS 点火后稳定30min ,使用10μg/L 的7Li 、115In 、238
U 调试液,优化仪器参数。

2.2元素质量数及内标元素选择
ICP-MS 测定元素质量数的选择,应在避开同质异位素
和氧化物等多原子离子干扰的前提下,尽可能选择丰度灵
敏度高的同位素[5],由于114Cd 的丰度高于111Cd ,故通常选择114
Cd 作为分析同位素。

根据试验结果,Cd 元素质量数的曲
线、加标回收率无显著差别。

因此,选择丰度灵敏度高的同位素。

选择内标元素时遵循如下原则[6]:①选择样品溶液中不含且性质稳定的元素;②电离能与待测元素电离能相近的元素;③与待测元素质量数相近的元素,故引入内标103Rh 。

详见表1。

2.3干扰与消除
分析中同位素114Cd ,存在质谱干扰,包括114Sn 、98Mo 16O 、
97
Mo 16O 1H 的干扰。

通常情况下,114Sn 对114Cd 的干扰可用仪
器在线扣除。

试验中选择114Cd 扣除118Sn 的光谱干扰。

在选择114Cd 谱线时,采用仪器自动换算的元素干扰率,计算出
元素推荐同位素
质量数丰度灵敏度/%
Cd
11112.80114
28.73
表1测量元素质量数的选择
作者简介
黄赛(1987-),女,江苏海门人,工程师,从事综合检验检定工作。

收稿日期2018-12-24
资源与环境科学
现代农业科技2019年第7期173
资源与环境科学现代农业科技2019年第7期
(上接第167页)
分解。

湿地床系统中的植物利用光合作用通过根系向周围环境释放氧气,保证了微生物的氧源。

污水中的氮、磷能被植物和微生物吸收从而转化为营养成分,污水中的磷通过基质的离子交换作用直接被吸收,同时微生物也可将磷转化为养分从污水中去除。

最后,通过更换湿地中基质和刈割水生植物的方式使大量的污染物从系统中去除,完成水质净化过程。

4人工湿地的不足
目前,人工湿地处理系统在运行过程中也存在着诸多不足之处,例如管理粗放、清淤不及时,一旦维护不当,就会产生淤积现象,降低水体的传导性和处理效果,植物不能定期收割和更新,卫生条件相对较差,易滋生蚊蝇[14];占地面积
过大,较一般的污水处理厂占地面积大2~3倍;污水处理负荷低,容易受到气候条件的影响,冬季寒冷天气水生植物不能正常生长,其污水处理能力受到限制等。

5结语
目前,我国城市污水处理系统主要采用活性污泥法[15],然而此工艺不仅投资高、耗能大,且运行成本高、管理要求高,碍于资金限制、技术力量薄弱等原因,使小城市及广大农村地区无法大量推广运用。

人工湿地处理工艺有着成本低、操作容易、节能和有效等优点,恰恰适合于处理水量不大、水质变化较小、管理水平不高的城镇和广大农村地区的污水和较分散的污水[16],可有效弥补这些地区的污水处理短板,十分值得推广。

近年来,我国一些地区已经积极开始尝试,同时也取得了很好的效果。

因此,开展人工湿地研究,结合区域排水特点,因地制宜地开发出具有当地特色的人工湿地污水处理系统,具有广阔的应用前景。

6参考文献
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Sn元素的干扰程度并将其扣除。

将干扰扣除后,使用仪器在线内标加入功能,选用10μg/L103Rh做内标校正114Cd。

2.4线性范围及检出限
在仪器最佳工作条件下,连续测定空白溶液7次,计算7次平行测定的标准偏差(S),按检出限=3.143×S计算方
法检出限,标准曲线为y=6513.7x+176.6801,相关系数为0.9999,检出限为0.002mg/kg。

2.5方法准确度和精密度
采用3种国家一级标准物质土壤成分分析标准物质并进行分析测定,结果见表2。

镉的测试结果与标准值吻合,方法精密度为2.9%~4.6%。

2.6加标回收试验
在国家有证标准物质土壤中加入0.50μg/L标液,计算其回收率,结果见表3。

结果表明,检测加标回收率在89.7%~ 106.6%范围内,能够满足检测要求。

3结论
快速消解法过程简单、消解时间短、消解过程无人为干预,可尽量避免人为误差和影响、使用一次性PP定量管避免交叉污染,同时消解过程用酸量少,对试验环境不会造成污染;采用ICP-MS法进行检测,选择114Cd扣除118Sn的光谱干扰,用103Rh做内标进行检测。

此方法具有准确度高、精密度高、分析速度快、检出限低、重现性好等优点,适用于大批量土壤样品中痕量镉的精确检测,可为土壤参数获取提供参考。

4参考文献
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样品
测定值
μg·L-1加入量
μg·L-1加标测量值
μg·L-1加标回收率
% GBW074070.370.500.7889.7 GBW074510.230.500.76104.1 GBW074530.410.500.97106.6
表3土壤中镉元素的加标回收率
样品编号镉含量/mg·kg-1RSD/%标准值/mg·kg-1 GBW074070.086 4.20.080±0.020 GBW074510.059 4.60.065±0.012 GBW074530.101 2.90.106±0.007表2土壤镉元素标准物质测定结果(n=6) 174。