资源与环境科学 现代农业科技２０１４年第２期 电感耦合等离子体质谱法测定土壤中多种元素的前处理方法研究 聂磊蒋俊树李丹亚 （国家农副加Ｔ：食品质量监督检验中心，安徽国家农业标准化与监测中心，安徽合肥２３００５１） 摘要对土壤中元素测定的常用前处理方法进行了研究，确定了电感耦合等离子质谱法测定土壤中多种元素的合适的前处理方法， 采用微波消解方式，以ＨＮＯ３－ＨＦ—Ｈ２０２为消解液。该方法检出限（ＬＯＤ）为０．００１ ０～０．００３ ０ ｍ ｋｇ，目标物在各自的线性范围内线性关系良好 （ｒ２≥０．９９）．能够获得满意的重现性。样品分析表明，微波消解法能够减少干扰，避免挥发损失，消解时间短，检测效率高，可以满足土壤质量 状况的调查、分析及治理工作的需要。 关键词前处理方法；多种元素；土壤；电感耦合等离子体质谱 中图分类号Ｓ１５１．９ 文献标识码Ａ 文章编号１００７—５７３９（２０１４）０２—０２４２—０２ 电感耦合等离子体质谱（ＩＣＰ—ＭＳ）作为一种多元素分析 新技术，其独特的接口技术将电感耦合等离子体（ＩＣＰ）的高 温电离特性与四级杆质谱（ＭＳ）的灵敏扫描优点相结合，测 定分析物浓度可低至纳克／升（ｎｇ／Ｌ）的水平，目前已将该技 术用于土壤中元素含量的分析ｌＩ＿３】。由于土壤样品基质复杂， 且含有多种元素，传统的前处理方法多存在各种物理化学 定５次，同时做空白试验。 １．３．２湿法消解。称取ＧＳＳ一３标准样品０．１ ｇ（精确至０．０００ １ ｇ）于聚四氟乙烯坩埚中，加几滴水润湿，加入３ ｍＬ、５ ｍＬ氢氟酸、１ ｍＬ硫酸，置于控温电热板上加热分解样品，至 样品开始冒白烟后约１ ｈ，冷却。往坩埚中加入１０ ｍＬ王水， 用超纯水冲洗坩埚内壁，再置于电热板上加热至黏稠状，取 干扰和挥发损失，难以最大限度地实现该检测技术的的优 势Ｈ 。该文对干法灰化，湿法消解和微波消解等前处理方 下坩埚，加入２ｍＬ超纯水，加热溶解残渣至溶液清亮，取下 坩埚，冷却。将溶液转入２５ ｍＬ聚乙烯试管，用超纯水定容 至刻度，摇匀，澄清。移取清液１．０ ｍＬ于１０ ｍＬ具塞聚乙烯 试管中，加入１ ｍｇ／Ｌ Ｉｎ内标溶液，用超纯水稀释至刻度，静 置待测。平行测定５次，同时做空白试验。 法进行研究，为电感耦合等离子质谱法测定土壤中多种元 素的前处理方法的选择提供了可靠的依据。 １材料与方法 １．１试剂、材料、仪器 １．３．３微波消解。称取ＧＳＳ一３标准样品０．１ ｇ（精确至０．０００ １ ｇ）于聚网氟乙烯消解罐中，加入５ ｍＬ ＨＮＯ３、ｌ ｍＬ ＨＦ、１ ｍＬ Ｈ ０ ，加盖套，浸泡３０ ｍｉｎ以上，再置于转盘中，按照消解程 序进行微波消解。微波消解程序如表１所示。待程序执行完 ＨＮＯ３、ＨＦ、Ｈ２ｓ０４、Ｈ２０２：优级纯；Ｐｂ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、 Ｃｒ、ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ单元素标准溶液：１ ０００ ｍｇ／Ｌ，国家标准物质 研究中心；Ｉｎ单元素标准溶液：１００ ｍｇ／Ｌ，国家标准物质研究 中心；Ｐｈ、Ａｓ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｎ混合标准溶液：以 毕，罐体冷却、罐内压力消除后取出聚四氟乙烯罐，敞开消 解罐，加热赶酸，将消解好的样品小心转移至５０ｍＬ的聚乙 １％逐级稀释，同时加入１ ｍｇ／ＬＩｎ内标溶液１ ｍＬ，定容， 浓度分别为０、１．Ｏ０、５．Ｏ０、１０．Ｏ０、１００．Ｏ０ ｎｇ／ｍＬ；土壤成分分析 标准物质：ＧＢＷ０７４０３（ＧＳＳ一３），国家标准物质研究中心；质 谱仪ＥＬＡＮ ＤＲＣ—ｅ ＩＣＰ—ＭＳ，Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ公司；微波消解仪 ＥＴＨＯＳＴＯＮＥ，Ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ公司。 １．２ ＩＣＰ—ＭＳ工作条件 烯容量瓶中，加入１ ｍｇ／Ｌ Ｉｎ内标溶液，用超纯水稀释至刻 度，静置待测。平行测定５次，同时做空白试验。 表１微波消解程序 射频功率：１ ０００Ｗ；等离子体氩气流量：１５ Ｌ／ａｉｒｎ；检测 器模拟级电压：一２ １５０ Ｖ；透镜电压：７ Ｖ；检测器脉冲级电压： １ ３００ Ｖ；样品抽提速率：１ ｍＬ／ｍｉｎ；每个峰停留时间：１００ ｍｓ； 积分时间：１．５ ｓ。 １．３样品前处理 ２结果与分析 ２．１检测结果比较 干法灰化使大量有机基体在高温下灰化除去，减少了 １．３．１干法灰化。称取ＧＳＳ一３标准样品１ ｇ（精确至０．０００ １ 试剂空白和其他污染的可能性。合适的灰化温度和时间是 确保样品灰化完全和防止元素挥发损失的关键条件，时间 ｇ）于瓷坩埚中，加入４．０ ｇ Ｎａ２０：，搅拌均匀，再覆盖一层２．０ ｇ Ｎａ２０：。样品在马弗炉中先升温至２００ ｏＣ左右，５ ｒａｉｎ，再加热 升温至７００ ｏＣ，熔融１０ ａｒｉｎ，冷却后置于加有１００ ｍＬ １０％三 过短则样品分解不完全，时间过长则易带来元素的挥发损 失。试验结果表明，干法灰化回收率低，重现性差。结果如表 ２所示。 乙醇胺的烧杯中，以沸水浸没坩埚并加热至微沸。用蒸馏水 洗出坩埚，待烧杯中溶液冷却后，用中速定性滤纸过滤，沉 淀以２％ＮａＯＨ洗涤３～５次。样液再通过色层分离和分离富 集，移取清液１．０ ｍＬ于１０ ｍＬ具塞聚乙烯试管中，加入１ ｍｇ／Ｌ Ｉｎ内标溶液，用超纯水稀释至刻度，静置待测。平行测 作者简介收稿日期２４２ 湿法消解元素损失较小，但缺点是酸的用量大，污染环 境且造成较高的试剂空白，回收率低。结果如表３所示。 微波加热具有加热速率快效率高的优点，与其他方法 比较耗用的试剂量少，样品污染小，消解时几乎没有蒸汽损 失，此外，密闭容器微波消解能避免样品中存在的或在样品 消解形成的挥发性分子组分中痕量元素的损失，也可避免 聂磊（１９７０一），男，安徽合肥人，高级工程师，从事食品及其 相关产品分析测试及食品安全监管工作。 ２０１３—１２—１６ 在消解过程中空气中灰尘等污染样品，还能减少酸的使用 ３，测得各组分检出限，结果如表５所示。 量从而显著降低空白值，提高了测定的准确性。结果如表４ ３结论与讨论 所示。 电感耦合等离子质谱法检测土壤中多种金属元素，使 ２．２标准曲线线性方程、相关系数和检出限 用微波消解作为前处理方法，可以减少各种理化干扰，避免 以标准溶液进样后计算出回归方程，根据信噪比Ｓ／Ｎ＝ 消解损失，提高试验效率。该方法准确度高、回收率高，检出 表４微波消解检测结果 表５ １Ｏ种元素标准溶液线性测定结果 ４参考文献 【１］刘虎生，解宏生．电感耦合等离子体质谱技术与应用【Ｍ］．北京：化学 工业出版社．２００５：８． ［２］许涛，崔爱端，杜梅，等．电感耦合等离子体发射光谱法测定稀土铌钽 矿中稀土元素和钍量ｌＪＩ＿岩矿测试，２００９，２８（６）：５４９—５５２． ［３］褚卓栋，肖亚兵，刘文菊，等．高压密闭消解土壤砷、汞、铅、镉酸体系 比较【ＪＪ．中国环境监测，２００９（５）：５７—６１． ［４】但德忠，姚玉玲，蒋雯菁．环境样品分析【Ｊ】＿分析试验室，２００８（４）： １００—１２２． ［５】李丹，殷涛，张力，等．原子吸收分光光度法测定饲料中微量元素的前 处理【ＪＪ．农业大学学报，２００４（￥１）：１３１—１３２． 【６】毛志瑛，曹文军．等离子体原子发射光谱法测定大气散源中的铅和镉 限低，能够满足今后土壤质量状况的调查、分析及治理工作 ｌＪ］．化学分析计量，２００６（１）：５３—５４． 【７】王琳．喀什地区土壤元素背景值研究【ＪＪ．环境保护，１９９２（４）：２０— 的需要。 ２７ ２４３
