土壤中多种金属元素的含量检测方案(等离子体质谱)

Excellence in Science ICPMS-2030 测定土壤中多种金属元素的含量 摘要：参考环境标准HJ803-2016《土壤和沉积物12种金属元素的测定王水提取-电感耦合等离子体质谱法》，使用岛津ICPMS-2030型电感耦合等离子体质谱仪测定土壤成分分析标准物质GBW07404(GSS-4)中的Cd、Ni、Mn和Mo等12种金属元素含量，通过与证书值比对及加标回收率实验对方法进行了验证。实验结果表明，该方法操作简单，定量准确，线性范围宽，样品无需稀释即可同时准确测定，可满足土壤样品中12种金属元素高低含量的同时分析。 关键词：土壤 ICPMS-2030 金属元素 来自农药、废水、污泥和大气沉降等方式沉积的重金属元素铅、镉、铬、砷、锌、铜、镍、锰、钼、锑、钒、钴等，是土壤无机物污染的重要组成部分。这些元素在土壤中过量富集，会导致土壤盐渍化，影响植物根和叶的发育，并通过食物链传递破坏人体神经系统、免疫系统和骨骼系统等。因此，准确测定土壤中的金属元素含量，对土壤质量的监控及土壤环境的再修复有着重要的实际意义。国家卫生部和环境保护部不断发 布新标准持续完善和规范土壤中重金属的检测方法。ICP-MS用于痕量金属元素分析，具有灵敏度高、线性范围宽、测试速度快、可同时测定多元素等优点。 本文参考2016年8月1日实施的环境标准 HJ 803-2016《土壤和沉积物12种金属元素的测定王水提取-电感耦合等离子体质谱法》采用岛津新品电感耦合等离子体质谱仪 ICPMS-2030测定了土壤标准样品GSS-4中的12种金属元素含量。 1.1仪器 岛津 ICPMS-2030电感耦合等离子体质谱仪 1.2实验器皿及试剂 实验所用器皿分别为塑料或玻璃材质，使用硝酸溶液(1+1)浸泡24小时后，用去离子水冲洗，干燥备用；实验所用的HCl和HNO3为优级纯试剂，实验用水为超纯去离子水。 1.3样品的前处理 称取0.1g(精确至0.0001g)试样于聚四氟乙烯微波消解罐中，加入6mL王水，盖上消解罐盖，放入微波消解仪中按照表1程序消解。消解结束后冷却至室温，打开密闭消解罐，用慢速定量滤纸将提取液过滤至 50 mL容量瓶中，待提取液滤尽后，用 0.5 mol/L 的硝酸清洗消解罐内壁至少3次，清洗液一并过滤至容量瓶中，用超纯水定容至刻线，摇匀，待测。 表1.微波消解程序 阶段 升温时间/min 温度/℃ 保持时间/min 1 5 120 2 2 4 150 5 3 5 185 40 1.4仪器参数 等离子体参数： 高频功率：1.2kW 等离子体气流速：8.0L/min 辅助气流速：1.1L/min 载气流速：0.7 L/min 矩管类型：Mini 雾化器类型：同心 雾化室：旋流 雾室温度：5℃采样深度：6.0mm 高频频率：27.12MHz碰撞池参数： 碰撞气种类： He 碰撞气流速：8.0mL/min 池电压：-70V 能量过滤器电压：7.0V 2.结果与讨论 2.1标准曲线溶液配制 配制介质为 0.5 mol/L HNO3 的 Cd、Co、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn、V、As、Mo 和 Sb 元素不同浓度标准溶液于 50 mL容量瓶中，配制浓度如表2所示。 表2.标准溶液浓度及分析质量数 元素 质量数 标准曲线浓度(ug/L) (amu) Blank STD1 STD2 STD3 STD4 STD5 Cd 111 0 0.2 0.4 1.0 2.0 4.0 Co 59 0 5 10 25 50 100 Cu 65 0 50 100 250 500 1000 Cr" 52 0 100 200 500 1000 2000 Mn 55 0 250 500 1250 2500 5000 Ni* 60 0 20 40 100 200 400 Pb 208 0 20 40 100 200 400 Zn 66 0 50 100 250 500 1000 V* 51 0 50 100 250 500 1000 As 75 0 20 40 100 200 400 Mo* 95 0 5 10 25 50 100 Sb* 121 0 2 4 10 20 40 注：*为使用氦气碰撞模式 2.2部分元素标准曲线如下： 图1Cd元素的标准曲线 r=0.99991 图2Ni元素的标准曲线 r=0.99992 图3Mn元素的标准曲线 r=0.99991 图4Mo元素的标准曲线 r=0.99994 2.3部分元素质量轮廓图 质谱分析存在着同量异位素干扰、多原子离子干扰、难熔氧化物干扰、双电荷离子干扰和基体干扰等多种类型的干扰因素。ICPMS-2030的八极杆碰撞池通过引入氦气碰撞，可以有效地消除干扰。当分析结果异常，需要经验去识别甄选时，岛津LabSolutions ICPMS软件具有独特的“诊断助手”功能，结果做出“Best”，“Good”和“NG”的判断，并给出相应的诊断依据，可大大提高分析效率并保证分析结果的准确性。 U 图5Cd元素质量轮廓图 图6Ni元素质量轮廓图 图5Mn 元素质量轮廓图 图6Mo 元素质量轮廓图 2.4样品分析结果及检出限 使用 ICPMS-2030直接测定土壤成分分析标准物质 GBW07404(GSS-4)中的 12种金属元素的含量。对样品空白的分析元素进行11次测定，依据 HJ 168-2010《环境监测分析方法标准制修订技术导则》中检出限计算公式 MDL=t(n-1，0.99)*S计算各元素的方法检出限。实验结果见表3. 表3.GBW07404分析结果 元素 校正内标 方法检出限 标准值(ug/g) 测定结果 RSD(%) 加标回收率 (ug/g) (ug/g) (n=3) (%) Cd* 115In 0.0009 0.35±0.06 0.32 0.68 91 Co 74Ge 0.004 22±2 21 2.28 75 Cu 115In 0.1 40±3 37 0.38 70 Cr 115In 0.06 370±16 376 1.02 92 Mn" 115In 0.16 1420±75 1412 0.96 92 Ni 115In 0.18 64±5 68 0.95 85 Pb 115In 0.009 58±5 63 1.76 104 Zn 74Ge 0.12 210±13 179 1.14 73 V* 103Rh 0.6 247±14 245 3.13 120 As 115In 0.014 58±6 58 0.28 97 Mo 115In 0.005 2.6±0.3 2.4 0.85 93 Sb 115In 0.011 6.3±1.1 5.4 0.80 90 注： *为使用氦气碰撞模式 3.结论 使用岛津公司新品 ICPMS-2030 电感耦合等离子体质谱仪测定了土壤成分分析标准样品GBW07404(GSS-4)中的 Cd、Ni、Mn 和 Mo 等12种金属元素含量，分析结果与标准值吻合，加标回收率在环境标准HJ 803-2016质量控制要求的70%~125%之间。该方法具有灵敏度高，检出限低，精密度高，分析速度快，操作简单，可行度高等特点，线性范围宽，无需稀释样品即可实现12种元素同时准确测定，，可满足 HJ 803-2016标准规定的12种金属元素准确分析的要求。 岛津企业管理(中国)有限公司 岛津SHIMADZU ( 免责声明： )