土壤中重金属含量检测方案

酸消解沉积物、淤泥和土壤 这一方法提供了两个消解程序：一个是为火焰原子吸收光谱（FLAA）或等离子体诱导原子发射光谱（ICP-AES）消解准备沉积物、淤泥和土壤样品；一个是为碳炉AA（GFAA）或等离子体诱导质谱（ICP-MS）消解准备沉积物、淤泥和土壤样品。 一、        应用范围 1．        前面已经提到这一方法提供了两个消解程序：一个是为火焰原子吸收光谱（FLAA）或等离子体诱导原子发射光谱（ICP-AES）消解准备沉积物、淤泥和土壤样品；一个是为碳炉AA（GFAA）或等离子体诱导质谱（ICP-MS）消解准备沉积物、淤泥和土壤样品。从这两个消解程序得到的提取物只能分别用于各自的分析方法，不能互换。用这一方法准备的样品可以用ICP-AES分析法检测所有以下所列金属，只要检测限满足要求的话。以下是每种元素的推荐检测方法： FLAA        GFAA/ICP-MS 铝        镁        砷 锑        锰        铍 钡        钼        镉 铍        镍        铬 镉        钾        钴 钙        银        铁 铬        钠        铅 钴        铊        钼 铜        钒        硒 铁        锌        铊 铅                钒 二、        方法简介 1．        为GFAA或ICP-MS分析消解样品时，称量1-2克（湿重）或者1克（干重）的被处理样品，加入硝酸HNO3和双氧水H2O2，加热2个小时，同时不断地加入硝酸HNO3和双氧水H2O2，然后用GFAA或ICP-MS方法分析。为FLAA和ICP-AES分析法消解样品时，称量1-2克（湿重）或者1克（干重）的被处理样品，加入硝酸HNO3和双氧水H2O2及10ml浓盐酸HCL，加热2个小时，停止加热回流15分钟后，再用FLAA/ICP-AES分析法分析。 三、        设备和材料 1．        消解罐—250ml。 2．        玻璃板—带棱纹。 3．        干燥炉—可保持温度在30±40C。 4．        温度计—0～2000C。 5．        滤纸—Whatman No.41或者类似产品。 6．        离心分离机和离心管。 7．        分析天平—能精确到0.01克。 8．        加热炉—温度可调，可保持温度在90-950C（比如：电炉、蒸煮罐、微波炉等）。 9．        漏斗或类似物。 10．        量筒或类似物。 11．        容量瓶—100ml。 四、        试剂 1．        所有的化学试剂都要使用分析级试剂，以保证试剂的高纯度，保证检测的精确度。如果采用了其它纯度级别的试剂，必须对试剂本身进行分析以确定其杂质含量水平。空白试剂水平必须在MDL以下才可以使用。 2．        试剂水。所有水剂都要使用试剂水，以防产生干扰。 3．        浓硝酸。用来确定杂质的水平。如果酸的空白实验水平在MDL以下，则可以使用。 4．        浓盐酸。用来确定杂质的水平。如果酸的空白实验水平在MDL以下，则可以使用。 5．        双氧水（30%）。用来确定杂质的水平。如果酸的空白实验水平在MDL以下，则可以使用。 五、        样品收集，保存和处理 1．        所有的样品容器必须预先用去污剂、酸和水清洗干净。塑料和玻璃容器都可以使用。 2．        非水性样品应该冷藏保存，并且尽快分析。 3．        从潮湿的材料中很难获得理想的目标分析样品。湿样品应该首先干燥、捣碎、研磨以增加子样品的稳定性，只要这样的过程不至影响我们感兴趣的目标样品的分离提取就行。 六、        程序 1．        使样品充分混合均匀，如果必要使用USS10号筛子进行筛分。所有混合用设备必须预先按照“五”所述清洁以减少可能造成的交叉污染。每一个消解程序，都称量1-2克（湿重）样品或者1克（干重）样品进行消解，并且重量精确到0.01克。 注意：所有使用酸的步骤都应该在通风橱里进行，并且在安全设施较好的实验室里安排有经验的实验人员操作。建议使用酸蒸气清洗系统。 2．        在为GFAA或ICP-MS分析消解样品时，加入10ml 1:1硝酸，与泥浆混合，然后盖上玻璃板或者蒸气回收装置。加热样品到950C然后停止加热待沸腾停止后回流10～15分钟。待样品冷却后加入5ml浓硝酸，再回流30分钟。如果有棕色的烟产生的话，说明样品被硝酸氧化，多次重复这一步骤（加热5ml浓硝酸）直到不再产生棕色烟，说明这时样品已经充分和浓硝酸反应。用有棱纹玻璃板或者蒸气回收装置，让溶液不沸腾蒸发至5ml或者加热不沸腾在950C 两个小时。 1）        待上一步完成并且样品冷去后，加入2ml水和3ml30%的双氧水。盖上盖放回到加热炉中加热，使其进行过氧化反应。必须注意：由于剧烈的反应冒泡，要防止样品损失。直到不再产生泡沫，然后停止加热，让消解罐冷却。 2）        陆续加入1ml 30%双氧水同时加热直到不产生气泡，或者样品的表面没有变化为止。 注意：总共加入的双氧水量不要超过10ml。 3）        用有棱纹玻璃板或蒸气回收装置盖上样品持续加热酸-过氧化物消解后的产物直到体积为5ml为止，或者加热保持950C不沸腾两个小时。 4）        样品冷却后，用水稀释到100ml。过滤溶液或者离心过滤或让样品自然沉降以除去样品中的微粒。这时得到的样品可以用GFAA或者ICP-MS分析了。 a)        过滤——用Whatman No.41滤纸或者其它替代物。 b)        离心过滤——一般速度在2000-3000 rpm离心过滤10分钟较充分。 c)        稀释后的样品溶液含有大约5%（v/v）的硝酸，为了分析加入合适体积的修正试剂。 3．        在为FLAA或ICP-AES分析消解样品时，在六-2-3）步加入10ml浓盐酸，盖上有棱纹玻璃板或蒸气回收装置。加热在950C保持15分钟。 4．        用Whatman No.41滤纸或者其它替代物过滤消解产物，过滤后的溶液收集在100ml容量瓶中定容，待进行FLAA或ICP-AES分析。 注意：下面六-5步仅仅用于含锑、钡、铅、银的样品处理中，为了提高样品的溶解度和重现性。这一步骤不是必要步骤，在常规分析中不要求使用。 5．        在1-2克湿样品或1克干样品中加入2.5ml浓硝酸和10ml浓盐酸，盖上有棱纹玻璃板或蒸气回收装置，加热样品但不沸腾15分钟。 1）        用Whatman No.41滤纸或者其它替代物过滤消解产物，过滤后的溶液收集在100ml容量瓶中定容。用最多5ml热盐酸（950C）和20ml热溶剂水（950C）清洗滤纸，把清洗液收集在容量瓶中。 2）        把滤纸和残余从漏斗转移到消解罐中，加入5ml浓盐酸，在950C加热直到滤纸溶解，取出消解罐，用溶剂水清洗罐盖和内壁，将洗液过滤，滤液收集在容量瓶中。让溶液冷却然后稀释定容。 注意：含有高浓度金属盐的溶液其溶解度对温度很敏感，初次冷却和二次过滤可能导致沉淀物的形成。如果溶液在容量瓶中冷却的过程中形成沉淀，则不要稀释到容量瓶的标准体积。 3）        如果容量瓶底部形成了沉淀，加入10ml的浓盐酸来溶解沉淀。待沉淀溶解后，用溶剂水稀释到标准体积。待进行FLAA或ICP-AES分析。 6．        计算 1）        浓度的计算是以样品的实际质量为基础的。如果采用干重，则样品的固体百分数必须提供。 2）        要想得到样品的固体百分数，必须把样品均匀等分，进行一个分离确定实验。 七、        质量控制 1．        对每批处理的样品都应进行样品空白实验。这些空白实验在确定样品的污染情况中是很有用的。 2．        加料样品进行平行测量也是一个常规方法，用来确定精确度。 3．        标准参考材料SRM用来确定准确度。每批被处理的样品都应该包括一个SRM。 4．        专为FLAA和ICP-AES分析的选择性消解步骤有极限范围：2克样品量的上限大约是： 元素        Ag        As        Ba        Be        Cd        Co        Cr        Cu        Mo        Ni        Pb        Sb        Se        Tl        V        Zn 范围mg/kg        2000        100万        2500        100万        100万        100万        100万        100万        100万        100万        20万        20万        100万        100万        100万        100万 注意：随着样品基质、样品的分子形状和尺寸的不同这些范围也有变化。 八、        方法的实验结果 1．        表1到表3是用FLAA和ICP-AES消解程序在同一个实验室得到的3个不同基质样品的实验结果。加料样品进行了重复测量。对NIST标准参考材料也进行了分析，分别由常压微波消解技术和电炉消解程序得到。 表1：标样重现性 元素        3050A        3050B Ag        9.5        98 As        86        102 Ba        97        103 Be        96        102 Cd        101        99 Co        99        105 Cr        98        94 Cu        87        94 Mo        97        96 Ni        98        92 Pb        97        95 Sb        87        88 Se        94        91 Tl        96        96 V        93        103 Zn        99        95 表2：回收百分率(方法3050B用了可选步骤) 元素        样品4435        样品4766        样品HJ        平均         3050A        3050B        3050A        3050B        3050A        3050B        3050A        3050B Ag        9.8        103        15        89        56        93        27        95 As        70        102        80        95        83        102        77        100 Ba        85        94        78        95        B        B        81        94 Be        94        102        108        98        99        94        99        97 Cd        92        88        91        95        95        97        93        94 Co        90        94        87        95        89        93        89        94 Cr        90        95        89        94        72        101        83        97 Cu        81        88        85        87        70        106        77        94 Mo        79        92        83        98        87        103        83        98 Ni        88        93        93        100        87        101        92        98 Pb        82        92        80        91        77        91        81        91 Sb        28        84        23        77        46        76        32        79 Se        84        89        81        96        99        96        85        94 Tl        88        87        69        95        66        67        74        83 V        84        97        86        96        90        88        87        93 Zn        96        106        78        75        b        b        87        99 表3：方法3050B得到的标准参考材料的分析结果 参考材料        元素        常压微波方法        电炉加热法（ug/g±SD）        NIST Leachable浓度（ug/g）        NIST Certified值（ug/g±95%CL）                 压力控制（ug/g±SD）        温度控制（ug/g±SD）                         2704Buffalo河沉积物        Cu        101±7        89±1        100±2        NA        98.6±5.0         Pb        160±2        145±6        146±1        NA        161±17         Zn        427±2        411±3        427±5        NA        438±12         Cd        NA        3.5±0.66        NA        NA        3.45±0.22         Cr        82±3        79±2        89±1        NA        135±5         Ni        42±1        36±1        44±2        NA        44.1±3.0 2710Montana土壤（高含量）        Cu        2640±60        2790±41        2910±59        2700        2950±130         Pb        5640±117        5430±72        5720±280        5100        5532±80         Zn        6410±74        5810±34        6230±115        5900        6952±91         Cd        NA        20.3±1.4        NA        20        21.8±0.2         Cr        20±1.6        19±2        23±0.5        19        (39)         Ni        7.8±0.29        10±1        7±0.44        10.1        14.3±1.0 2711 Montana土壤（普通）        Cu        107±4.6        98±5        111±6.4        100        114±2         Pb        1240±68        1130±20        1240±38        1100        1162±31         Zn        330±17        312±2        340±12.7        310        350.4±4.8         Cd        NA        39.6±3.9        NA        40        41.7±0.25         Cr        22±0.35        21±1        23±0.88        20        (47)         Ni        15±0.2        17±2        16±0.4        16        20.6±1.1 其中()是参考值。NA即没有。