污染土壤中三价铬和六价铬检测方案(ICP-MS)

SSL-CA20-084Excellence in Science Excellence in ScienceICPMS-140 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD. -Analytical Applications CenterTel：86(21)34193996Email： sshzyan@shimadzu.com.cnhttp：//www.shimadzu.com.cn HPLC-ICP-MS 法测定污染土壤中蚯蚓的形态铬含量 |CPMS-140 摘要：本文利用电感耦合等离子体质谱仪 (ICPMS-2030) 与岛津惰性液相系统 LC-20Ai 联用，测定了蚯蚓体内三价铬和六价铬的含量。实验结果表明：各形态铬的相关系数r>0.9998，三价铬和六价铬的加标回收率在99~106%之间。使用岛津的惰性液相系统与岛津ICPMS-2030联用可以方便准确的测定土壤中生物样本中的不同形态铬的含量。 近几十年来，随着工业化的快速发展，重金属排放量不断增加，农业中肥料不合理的使用，也使得重金属大量积聚于土壤中，导致重金属对土壤的污染越来越严重，引起了人们的广泛关注。重金属对土壤的污染，因其隐蔽性、不可逆性和长期性的特点，对陆生生态系统构成了巨大的潜在威胁。 铬(Cr)是广泛应用于工农业领域的一种重金属，是化肥农药、冶金、金属加工等行业常用的基本原料，随着生产过程中产生的含 Cr 废水、废液、废渣、废气的排放进入环境，导致土壤污染。铬常见的存在价态有两种，即三价铬[Cr(Ⅲ)]和六价铬[Cr(ⅥI)]，由于不同的铬形态彼此之间的毒性差异较大，传统的仅通 实验部分 过测定环境样品中的总铬进行环境质量评价和风险评估的方法缺乏科学性，不能给出有关毒性的准确信息，因此有必要建立能够高效分离测定环境样品中形态铬的方法。 目前，在元素形态分析技术中，色谱与质谱的联用已成为主要趋势。本文使用岛津电感耦合等离子体质谱仪ICPMS-2030与惰性液相色谱仪联用，测定了污染土壤中蚯蚓的形态铬含量，建立了分析生物样品中形态铬含量的方法。这既可以反应土壤中不同形态铬含量的多少，又可以反应铬对生物的影响，有利于土壤污染长期监控。 1.2样品 赤子爱胜蚓 1.3仪器 本实验使用岛津惰性液相色谱仪 LC-20Ai 与电感耦合等离子体质谱仪 ICPMS-2030联用系统，具体配置为LC-20Ai×2输液泵， DGU-20A3 在线脱气机， SIL-20AC 自动进样器， CTO-20AC 柱温箱， CBM-20A系统控制器， ICPMS-2030电感耦合等离子体质谱仪， LabSolutions ICPMS TRM 工作站；AP135W电子天平(岛津)；USK-4R超声清洗器。 1.4试剂 实验用水由 Milli-Q水净化系统经去离子与二次净化制得；硝酸、氨水、EDTA均为优级纯。 方法 2.1标准溶液配制 以50 mmol/L 的 EDTA (pH=7.0)稀释剂配制10 mg/L 三价铬标准溶液，将配制的10mg/L 三价铬标准溶液置于烘箱中50℃静置一小时，使三价铬与 EDTA 充分络合，以去离子水配制10 mg/L 六价铬标准溶液。用50 mmol/L 的EDTAA l(pH=7.0)稀释剂配制每1mL各含1 ng、5 ng、10 ng、20 ng、50 ng、100 ng 三价铬[Cr(ⅢI)]和六价铬[Cr(VI)]的系列浓度的混合标准溶液，摇匀，即得。 2.2样品的处理方法 将污染土壤中培养的蚯蚓样品洗净后冷冻干燥，取出后研磨为细粉。准确称取0.1g蚯蚓样品于塑料量瓶中，添加10 mL 50 mmol/L的 EDTA(pH=7.0)溶液， 60℃超声处理2h，自然冷却后将样品溶液10000 r/min离心10 min 后取上清液，0.45 um 水系滤膜过滤后测定。 2.3色谱条件 色谱条件参见表1。 表1 HPLC分析条件 参数 参数设定 色谱柱 Hamilton PRP-X100 Anion Exchange (250*4.1mm；10 um) 流动相 200 mM 硝酸铵 (pH7.0) 流速 0.8mL/min 柱温 40°C 进样量 50uL 洗脱程序 等度洗脱 2.4质谱条件 ICP-MS 仪器分析条件见表2。 表2 ICP-MS分析条件 参数 参数设定 参数 参数设定 高频功率 1.20 kW 等离子体气流速 8.0 L/min 辅助气流速 1.10 L/min 载气流速 0.70 L/min 管类型 Mini 炬管 雾化器 同心雾化器 雾化室 旋流 雾化室温度 5°C 采样深度 5.0mm 高频频率 27.12 MHz 碰撞气体 He 碰撞气流速 6mL/min 池电压 -21V 能量过滤器电压 7.0V 结果与讨论 3.1专属性考察 对空白和 Cr(Ⅲ)、Cr(Ⅵ)溶液进样考察，排除系统干扰，并且考察 Cr(Ⅲ)和 Cr(ⅥI)的分离度，，以确保实际样品分析过程中不会造成假阳性检出，见图1。 图1 三价铬和六价铬的色谱图 3.2线性关系考察 按“2.1标准溶液的配制”项下规定进行标准曲线系列浓度的配制，测试各浓度点色谱峰的面积，以浓度与峰面积比值做线性回归绘制标准曲线，结果见图2、3所示。 图2(Cr(ⅥI)校准曲线 r=0.9999 图3 Cr(Ⅲ)校准曲线 r=0.9998 3.3检出限考察 在进样体积为50uL时，对浓度为5.0 ug/L 样品溶液考察三价铬、六价铬的信噪比，折算信噪比 S/N=3时为仪器检出限，并依据样品前处理过程计算方法检出限，结果如下： 图4 5.0 ug/L 三价铬、六价铬标准溶液的色谱图 表3 检出限考察结果 名称 仪器检出限 (ug/L) 方法检出限((mg/kg) Cr(Ⅲ) 0.099 0.010 Cr(ⅥI) 0.071 0.007 3.4样品分析结果 使用 HPLC分离三价铬和六价铬， ICPMS-2030测定了蚯蚓体内三价铬和六价铬的含量，并进行加标回收率实验。同一样品重复进样3针考察测量重复性，实验结果见表 4。 表4 回收率考察结果 分析项目 测定结果 加标量 加标后测定值 加标回收率 RSD (n=3) (ug/L) (ug/L) (ug/L) (%) (%) Cr(Ⅲ) 27.47 25 52.1 99 1.47 Cr(VI) ND 10 10.6 106 0.48 结论 采用ICPMS-2030与岛津惰性液相色谱 LC-20Ai联用，利用阴离子交换色谱分离的机理，建立了快速测定蚯蚓体内铬形态的分析方法。分析结果线性相关系数良好， r>0.9998，加标回收率良好，方法准确、可靠，适用于测定土壤中生物样本中不同形态铬含量。 岛津应用云 本文使用岛津电感耦合等离子体质谱仪 ICPMS-2030 与惰性液相色谱仪联用，测定了污染土壤中蚯蚓的形态铬含量，建立了分析生物样品中形态铬含量的方法。这既可以反应土壤中不同形态铬含量的多少，又可以反应铬对生物的影响，有利于土壤污染长期监控。实验结果表明：各形态铬的相关系数 r＞0.9998，三价铬和六价铬的加标回收率在99~106%之间。使用岛津的惰性液相系统与岛津ICPMS-2030联用可以方便准确的测定土壤中生物样本中的不同形态铬的含量。岛津ICPMS-2030通过采用微型炬管、Eco模式和工业氩气，可大幅度减少实验室的运行成本。全汉语LabSolutions ICPMS智能化软件，操作简单，具备方法开发助手和结果诊断功能，缩短方法建立和数据处理时间。