微波消解—ICP-OES法測定植物樣品中磷鋅鋇鐵錳鎂鈣鍶等八項微量元素

唐興敏，任小榮，方雅琴

(湖北省地質(zhì)實驗研究所，湖北武漢 430034)

微波消解—ICP-OES法測定植物樣品中磷鋅鋇鐵錳鎂鈣鍶等八項微量元素

唐興敏，任小榮，方雅琴

(湖北省地質(zhì)實驗研究所，湖北武漢 430034)

采用HNO3－H2O2混合酸密閉微波消解處理植物樣品，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法 (ICP-OES)測定植物樣中P、Zn、Ba、Fe、Mn、Mg、Ca、Sr等8種微量元素，確定植物樣品中多種元素同時測定的方法。各元素的檢出限為0.02～0.92 μg/g，加標(biāo)回收率為92.6% ～105.1%，精密度為1.46% ～5.94%。經(jīng)國家植物一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗證，方法具有較好的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，操作流程短，檢出限低，基體干擾小，可用于植物樣品的批量分析。

微波消解;電感耦合等離子體發(fā)射光譜;植物樣品;微量元素

0 引言

植物樣品有機質(zhì)含量高，用傳統(tǒng)的普通酸電熱板消解及高壓密閉消解消耗時間長，空白值高。微波消解是目前對植物樣品進(jìn)行快速分解的非常有效的途徑［1－2］。微波消解可以實現(xiàn)高壓和高溫的結(jié)合［3－8］，防止酸的蒸發(fā)和揮發(fā)性元素的損失，植物樣品可以用最少體積的酸消解，降低空白值。電感耦合等離子體全譜直讀光譜儀也因其靈敏度高、精密度好、基體干擾小、線性范圍寬的優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用［9－13］。文獻(xiàn)［14］報道了有關(guān)植物樣中微量元素的測定方法，這些方法各有利弊。本文將電感耦合等離子體全譜直讀光譜儀(ICP-OES)與密閉微波消解技術(shù)結(jié)合起來，測定植物樣品中 P、Zn、Ba、Fe、Mn、Mg、Ca、Sr等8 種微量元素含量，檢出限低、準(zhǔn)確度高。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

電感耦合等離子體全譜直讀光譜儀(ICP-OES)，其工作參數(shù)見表1。

MARS-5微波消解系統(tǒng)(美國CEM公司)，微電腦控制消解程序，其工作參數(shù)見表2。

ICP-OES測量各元素采用的譜線波長見表3。

1.2 主要試劑

標(biāo)準(zhǔn)溶液由單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供)逐級稀釋，混合配制而成，電感耦合等離子體光譜儀工作標(biāo)準(zhǔn):ρ(P)=40 μg/mL，ρ(Zn)=50 μg/mL，ρ(Ba)=2 μg/mL，ρ(Fe)=10 μg/mL，ρ(Mn)=10 μg/mL，ρ(Mg)=30 μg/mL，ρ(Ca)=50 μg/mL，ρ(Sr)=1 μg/mL，0.5%HNO3介質(zhì)。

表1 ICP-OES工作參數(shù)(Thermo icap 6300為例)Table 1 Working parameters of ICP-OES

表2 CEM MARS微波消解程序Table 2 Program of CEM MARS microwave digestion

表3 各元素ICP-OES分析波長Table 3 Analytical wavelength of ICP-OES

實驗用亞沸蒸餾水、亞沸硝酸(用優(yōu)級純濃硝酸經(jīng)亞沸蒸餾，冷凝用高純聚乙烯瓶承接)、過氧化氫(MOS級)(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司生產(chǎn))。

1.3 實驗方法

根據(jù)不同類別的生物樣品，準(zhǔn)確稱取風(fēng)干生物樣品0.1～0.5 g(如果是溶液取 1 ～2 mL)，置于 40 mL聚四氟乙烯微波消解罐中，沿消解罐壁慢慢加入5.0 mL亞沸硝酸，并加入0.5 mL過氧化氫，浸泡10～20 min，輕輕搖勻，蓋上內(nèi)蓋，旋緊幅蓋，將樣品罐均勻放入微波爐轉(zhuǎn)盤上，置于微波消解爐內(nèi)，采用梯度升溫逐步增壓的方式進(jìn)行消解，消解程序完畢后，冷卻，取出樣品罐，旋開幅蓋，取下內(nèi)蓋，用亞沸蒸餾水將樣品溶液轉(zhuǎn)入預(yù)先清洗過的25 mL聚四氟乙烯坩堝中，用少量亞沸蒸餾水洗滌消解罐3次，溶液合并于坩堝中，置于紅外耐酸堿控溫電爐上，控制溫度160℃，蒸至約0.5 mL溶液取下，用亞沸水定容至10 mL聚四氟乙烯比色管中，與校準(zhǔn)系列相同手續(xù)，在電感耦合等離子體全譜直讀光譜儀(ICP-OES)上，按照選擇的儀器工作參數(shù)測量 P、Zn、Ba、Fe、Mn、Mg、Ca、Sr等八項元素的含量。

1.4測定

將儀器打開后通氣30 min，打開水循環(huán)、抽風(fēng)、除濕機，等儀器到達(dá)點火條件后開始點火。點燃等離子體后穩(wěn)定15 min，以亞沸蒸餾水作為低點，電感耦合等離子體光譜儀校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)為高點作校準(zhǔn)曲線。同條件下測定樣品，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和空白溶液。

1.5 實驗原理圖

如圖1所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 微波消解用酸的選擇

植物樣品中微量元素的測定消解試劑是關(guān)鍵，筆者對 HNO3、HF、H2O2、HCl進(jìn)行了試驗。HNO3、H2O2具有極強的氧化性，對植物樣品的消解能力最強。且HNO3經(jīng)亞沸蒸餾后空白可以降到很低;我們對MOS級的H2O2多次測定空白也極低。經(jīng)試驗證明HNO3、H2O2是最佳的消解用酸。經(jīng)對HNO3、H2O2用量及配比試驗表明:0.1 g植物樣品用5 mL HNO3和0.5mL H2O2即可使試樣處理得澄清透明。

圖1 實驗原理圖Fig.1 Schematic diagram of experiment

2.2 方法的檢出限

在ICP-OES最佳條件下繪制校準(zhǔn)曲線后測定12個樣品空白溶液，以定容體積10mL、稱樣量0.1 g計，其平均值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對應(yīng)的濃度值為各元素的檢出限。結(jié)果見表4:P的檢出限為0.88 μg/g，Zn的檢出限為 0.24 μg/g，Ba 的檢出限為 0.11 μg/g，F(xiàn)e 的檢出限為1.6 μg/g，Mn 的檢出限為0.028 μg/g，Mg 的檢出限為 0.89 μg/g，Ca 的檢出限為 2 μg/g，Sr的檢出限為0.10 μg/g。檢出限低，均能達(dá)到植物樣分析的要求。

2.3 方法精密度

按分析步驟平行測定了12份小麥樣品，計算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，精密度為1.7% ～3.5%(n=12)，說明試樣在消解和測定過程中平行性較好，方法具有較好的精密度(見表5)。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)樣品分析結(jié)果對照

對國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW10010-GBW10016、GBW10019)進(jìn)行測定，表6結(jié)果表明，本方法的測定值與標(biāo)準(zhǔn)值相符，能夠滿足植物樣品分析質(zhì)量要求。

表4 檢出限Table 4 Detection limit

表5 方法精密度Table 5 Precision of method

表6 方法準(zhǔn)確度 單位:μg/g Table 6 Accuracy of method

2.5 加標(biāo)回收實驗

選擇1個大米樣品對各待測元素分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)加入回收。由表7可知，各元素回收率在92.6% ～105.1%，滿

足植物樣品分析要求。

表7 樣品加標(biāo)回收率Table 7 The recovery of standard addition of sanple

3 結(jié)語

針對植物樣品有機質(zhì)高、難消解的特點，本文將密閉微波消解技術(shù)與ICP-OES聯(lián)用，具有酸用量少，試劑易提純，流程污染小，空白值很低，消解較完全，快速省時的優(yōu)點，成功應(yīng)用于植物樣品中微量元素多元素同時測定。本方法簡便快捷，檢出限低，準(zhǔn)確度高，為植物樣品中多元素測定提供更為可行的檢測手段。

［1］ 朗春燕，汪模輝，羅方若.分析測試中的微波溶樣技術(shù)［J］.理化檢驗:化學(xué)分冊，1989，25(5):315 －317.

［2］ 張小燕，馬政生，程文康.植物中多元素測定的微波消解前處理技術(shù)［J］.分析測試技術(shù)與儀器，2000(1):45 －48.

［3］ 馬曉國，等.微波消解－ICP-OES法測定茶葉中微量元素［J］.廣東微量元素科學(xué)，1999，6(4):59.

［4］ 劉虎生，王耐芬，王小燕.微波溶樣ICP－MS直接測定茶葉中15種痕量稀土元素［J］.分析科學(xué)學(xué)報，1997(1):45－47.

［5］ 孫勇，張金平，等.微波消解－ICP－AES法測定玉米芯中的微量元素含量［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2007，27(7):1424 －1427.

［6］ 徐麗強，沈王興，等.密閉罐微波消化法序列ICP－AES測定環(huán)境試樣中多元素［J］.分析化學(xué)，1990，1(7):597 －601.

［7］ 陳江，姚玉鑫，等.微波消解等離子體發(fā)射光譜和石墨爐原子吸收光譜法聯(lián)合測定土壤中多元素［J］.巖礦測試，2009，28(1):25 －28.

［8］ 奧地利安東帕有限公司.微波消解法測定生物燃料樣品中鋁鈣鉻鉀鎂錳磷鋅［J］.巖礦測試，2009，28(5):501.

［9］ 陶銳，等.ICP-OES法測定茶葉中十二種微量元素［J］.中國衛(wèi)生檢驗雜志，1999，9(5):323.

［10］ 劉穎，李景峰，等.ICP-OES法測定內(nèi)蒙古地區(qū)六種沙生木本植物中金屬元素［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2006，26(2):344 －347.

［11］ Flaten-AKect.Speciation of aluminiumintea in fusionsstudied by sizeex clusion chroma to grapgy with detectionbypost-columnreaction.Sc-Total-Environ，1997，207(1):21.

［12］ 陳世忠.直接測定玉米粉中多種微量元素［J］.武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002，21(3):4 －6.

［13］ 范兆義，洪德臣，李楠.茶葉中的多種生命元素成分［J］.江西中醫(yī)學(xué)院學(xué)報，1996，8(3):27 －28.

［14］ 張克榮，等.茶葉中微量元素的溶出效率［J］.中國衛(wèi)生檢驗雜志，1998，8(2):102.

(責(zé)任編輯:陳文寶)

Determination of Eight Trace Elements of P，Zn，Ba，F(xiàn)e，Mn，Mg，Ca，Sr in Plants by ICP-OES with Microwave Digestion

TANG Xingmin，REN Xiaorong，F(xiàn)ANG Yaqin
(Hubei Institute of Geological Experiment，Wuhan，Hubei430022)

Microwave digestion method was used to decompose the plant samples and plasmaoptical emission spectrometry(ICP-OES)was used to determine eight elements of P、Zn、Ba、Fe、Mn、Mg、Ca、Sr in sample solution.The detection limits of the method for the elements are from 0.02 μg/g to 0.92 μg/g.Recoveries for different elements are between 92.6%and 105.1%with precision of 1.46% ～5.94%RSD.The method reappearing is good.This method has a good veracity and repeatability，based a new method to determine manifold trace elements of plants in the same time.

microwave digestion;ICP-OES;plant sample;trace elements

O657.31

B

1671－1211(2013)06－0831－04

2013－04－09;改回日期:2013－09－17

唐興敏 (1982－)，女，工程師，巖礦分析專業(yè)，從事巖礦分析測試和研究工作。E－mail:txm@live.com