微波消解—电感耦合等离子体质谱法测定土壤中多种金属元素

张晓赟

摘 要：建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定土壤中多种金属元素的方法。该方法线性良好，检出限为0.04～2.08mg/kg，测定下限为0.18～8.34mg/kg，方法精密度和准确度良好，对有证土壤标样的测试均在范围内，对实际样品的相对标准偏差在3.28%～10.5%。该方法检出限低、准确度高、操作简单，能同时测定多种元素，可以满足实际土样分析的需求。

关键词：电感耦合等离子体质谱法；微波消解；土壤；金属元素

中图分类号 X833 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）22-0069-03

Abstract：In this paper，a microwave digestion-inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS） method was developed for the determination of various metal elements in soil. The method has good linearity，the detection limit were between 0.04 and 2.08mg/kg，and the lower limit of determination were between 0.18 and 8.34mg/kg. The precision and accuracy of the method were good. The results of the certified soil standard were correct，The relative standard deviation were between 3.28% and 10.5%. The method has the advantage of low detection limit，high accuracy，simplicity，and could be used for the detection of many different elements at the same time，and can meet the needs of actual soil sample analysis.

Key words：ICP-MS；Microwave digestion；Soil；Metal elements

隨着经济的发展，我国土壤重金属污染现状不容乐观。2016年国务院发布了《土壤污染防治行动计划》，提出重点监测土壤中铅、镉等重金属。测定土壤中重金属的方法很多，主要有原子吸收法[1]、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）[2]、X射线荧光光谱法[3]、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）[4]等。ICP-MS线性广，灵敏度高，可同时进行多元素分析，因此广泛用于土壤中金属的测定。土壤样品成分复杂，需要经过消解后才能上样分析，目前研究报道的前处理技术主要有电热板消解[5]、微波消解[6]等。微波消解使用试剂量少，消解时间短，且整个过程密闭，避免样品损失和玷污。笔者采用微波消解和ICP-MS法同时测定土壤中铜、锌、铅、镉、镍5种金属元素。

1 材料与方法

1.1 实验仪器及工作参数 仪器：铂金埃尔默公司（PE公司）ICP-MS elan DRC-e；美国millipore公司MILLI-Q纯水机。微波消解仪ETHOS D，分析天平（精度为0.0001g）。ICP-MS仪器参数见表1，微波消解参考程序见表2。

1.2 实验试剂 硝酸、盐酸均为UP级，苏州晶锐，氩气：>99.999%。标准溶液混标：ICP-MS-CAL2-1，浓度10mg/L。盐酸-硝酸溶液（王水）：3+1。硝酸溶液：c（HNO3）=0.5mol/L。

1.3 样品处理 称取待测样品0.1g（精确至0.0001g），置于聚四氟乙烯密闭消解罐中，加入8mL王水。将消解罐安置于消解罐支架，放入微波消解仪中，按照表2提供的微波消解参考程序进行消解，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收集于50mL容量瓶中。待提取液滤尽后，用少量0.5mol/L硝酸溶液清洗聚四氟乙烯消解罐的盖子内壁、罐体内壁和滤渣至少3次，洗液一并过滤收集于容量瓶中，用实验用水定容至刻度。

2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制 分别移取一定体积的多元素标准使用液于同一组100mL容量瓶中，用0.5mol/L硝酸溶液稀释定容至刻度，混匀。以0.5mol/L硝酸溶液为标准系列的最低浓度点，另制备至少5个浓度点的标准系列。铜、锌、镍曲线范围为0～200μg/L，铅的曲线范围为0～100μg/L，镉的曲线范围为0～1.0μg/L；线性良好，均在0.999以上。

2.2 方法检出限和测定下限 按照上述步骤进行校准曲线绘制，并对空白样品平行测定7次，计算测定结果的标准偏差S。根据检出限=3.143×S计算方法检出限，测定下限为4倍方法检出限，具体见表3。

2.3 国家标准土壤样品和实际样品的测定 对土壤标样GBW07447（gss-18）进行测定，每个样品平行测定6次，由表4可知，测试值与标准值基本吻合，相对标准偏差为0.31%～4.46%。对2个实际样品进行测定，各元素的相对标准偏差在3.28%～10.5%，精密度良好，数据见表5。

3 结论

与传统的消解方法相比，微波消解具有安全、高效、无损失等优点。ICP-MS灵敏度高、准确度好、操作简便。用王水微波消解结合ICP-MS分析土壤中多种金属元素，结果表明：该方法线性良好，检出限为0.04～2.08mg/kg，测定下限为0.18～8.34mg/kg，方法精密度和准确度良好，对有证土壤标样的测试均在范围内，对实际样品的相对标准偏差在3.28%～10.5%。该方法检出限低、准确度高、操作简单，能同时测定多种元素，可以满足实际土样分析的需求。

参考文献

[1]赵明，蔡葵，赵征宇.微波消解塞曼火焰原子吸收法测定土壤中重金属元素的方法研究[J].土壤通报，2004（5）：670-672.

[2]苏梦晓，陆安军.电感耦合等离子体原子发射光谱法、X射线荧光光谱法和摄谱法测定地球化学样品中铜、铅、锌、镍的比较[J].冶金分析，2015（5）：48-53.

[3]王亚婷，贾长城，何芳，等.X射线荧光光谱法测定土壤中34种主、次痕量元素[J].城市地质，2018（1）：100-107.

[4]王佩佩，李霄，宋伟娇.微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中稀土元素[J].分析测试学报，2016，35（2）：235-240.

[5]刘锟，周晓雪.土壤不同酸体系微波消解与电热板消解测试结果对比[J].化学工程师，2015，8：27-30.

[6]李志伟，邰自安，任文岩，等.微波消解电感耦合等离子体质谱法测定黑色页岩中稀有稀土元素[J].岩矿测试，2010，29（2）：259-262.

（责编：徐世红）