電感耦合等離子質(zhì)譜法測(cè)定輕燒鎂中鉛、鎘、砷、汞

曾 澤 富 瑤 盛向軍 任玉偉

（遼寧出入境檢驗(yàn)檢疫局 遼寧大連 116001）

1 前言

輕燒鎂是用途廣泛的重要礦物制品，可以做肥料、飼料添加劑等[1]，但是由于含有鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）、汞（Hg）等有毒有害元素[2-3]，因此，歐盟等國(guó)對(duì)用于飼料添加劑和肥料的輕燒鎂中Pb、Cd、As、Hg含量均有嚴(yán)格限制。輕燒鎂中Pb、Cd、As、Hg含量較低，目前的測(cè)定方法中，石墨爐原子吸收分光光度法和氫化物發(fā)生原子熒光光譜法[4-7]，操作較為繁瑣，需要多種儀器、測(cè)試條件和不同的試劑與試樣制備過(guò)程，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；ICP-MS適于同時(shí)測(cè)試Pb、Cd、As、Hg，但存在較大基體影響。本研究利用內(nèi)標(biāo)溶液和使用基體匹配消除基體影響，效果較好。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 試驗(yàn)樣品

輕燒鎂試樣：產(chǎn)地為大石橋，由大連港出口取樣制得。

2.1.2 主要試劑

硝酸：優(yōu)級(jí)純；Pb、Cd、As、Hg標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：均為1mg/mL，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心制備；Pb、Cd、As、Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液：均為1mg/L，由Pb、Cd、As、Hg標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液配制；測(cè)試用水：二次離子交換的去離子水。

2.1.3 儀器

XseriesⅡ型電感耦合等離子質(zhì)譜儀：Thermo Fisher；微波消解儀：意大利Milestone。

2.2 方法

2.2.1 基體溶液配制

稱(chēng)取2g經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間在1000℃灼燒的電熔鎂加入（1+1）硝酸溶液40mL溶解，定容于100mL容量瓶中。選取銠做內(nèi)標(biāo)溶液。

2.2.2 微波溶解程序

微波溶解程序見(jiàn)表1。

表1 微波溶解程序

2.2.3 ICP-MS儀工作條件

ICP-MS儀工作條件見(jiàn)表2。

2.2.4 測(cè)試方法

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.2g試樣，放入微波釜中，加少量水潤(rùn)濕試樣，加入（1+1）硝酸溶液10mL，蓋上釜蓋，按設(shè)定程序加熱溶解；冷卻至室溫，將溶液轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中，用水稀釋定容；測(cè)試前干過(guò)濾，取濾液測(cè)試。

表2 ICP-MS儀器工作條件

2.2.5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線配制

向一組50mL容量瓶中分別加入Pb、Cd、As、Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液，使?jié)舛确秶╪g/mL）分別為5-20（Pb），0.2-2（Cd），2-20（As），0.2-2（Hg）；加入5mL基體溶液，補(bǔ)加3mL(1+1)硝酸溶液，用水稀釋定容。

3 結(jié)果與討論

3.1 試樣溶解

微波溶解是酸溶解中條件最強(qiáng)的，在此條件下溶出的重金屬量應(yīng)是最高量。本研究選取微波溶解，溶解條件選取保證試樣不會(huì)逸失。硝酸可以將鎂砂完全溶解，其中Pb、Cd、As、Hg能完全溶出，且能在硝酸中保持穩(wěn)定存在狀態(tài)，并適于測(cè)試。試樣量減低，溶解效果好。本研究選擇0.2g試樣量，在足量大濃度硝酸中溶解，溶解完全。

3.2 酸度影響

由于鹽酸對(duì)測(cè)試干擾較大，本研究選用硝酸作為溶劑和介質(zhì)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硝酸濃度在4%，有最大強(qiáng)度值，在其他濃度下，強(qiáng)度值均有不同程度下降。但是在試樣溶解中，酸度較小，不利于溶解。綜合考慮，酸的濃度選為5%。將標(biāo)準(zhǔn)工作曲線溶液與試樣溶液同時(shí)調(diào)整成硝酸濃度5%，能消除酸的影響。

3.3 基體影響與消除

試樣基體主要為Mg，其他共存元素有少量Si、Fe、Al、Ca、Mn、Ti、P、S、K、Na等,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重的基體干擾。由于輕燒鎂中共存元素含量波動(dòng)不大，在其范圍內(nèi)，基體元素變動(dòng)對(duì)測(cè)試影響很小。

基準(zhǔn)溶液和試劑、高純物質(zhì)均存在相對(duì)于測(cè)試要求較高的雜質(zhì)含量，例如含量99.99%高純鎂棒中雜質(zhì)元素含量甚至能達(dá)到數(shù)十mg/kg量級(jí)，不能用作測(cè)試ng/g量級(jí)的基體匹配物質(zhì)。電熔鎂是以菱鎂石為原料在極高溫下熔融產(chǎn)生，天然地其原料中Pb、Cd、As、Hg水平十分低下，在熔融過(guò)程中又有大部分揮發(fā)，殘留量更加降低。本研究通過(guò)篩選含Pb、Cd、As、Hg最低的優(yōu)質(zhì)電熔鎂制備基體溶液，使得標(biāo)準(zhǔn)工作曲線與試樣溶液匹配。既匹配了基體，空白也十分低下，接近于零。

3.4 內(nèi)標(biāo)、被測(cè)元素原子量的選擇

ICP-MS分析中的基體效應(yīng)是由基體元素在測(cè)量過(guò)程中對(duì)待測(cè)元素信號(hào)強(qiáng)度的增強(qiáng)或抑制而形成的非譜線干擾，采用內(nèi)標(biāo)法是克服基體效應(yīng)的有效手段。因此，本研究以元素Rh（10ng/mL）作為Cd、As測(cè)定的內(nèi)標(biāo)元素，以元素Bi（10ng/mL）作為Pb、Hg測(cè)定的內(nèi)標(biāo)元素。選擇分析物的原子量分別為Pb208、Cd111、As75、Hg202。

3.5 線性、檢出限和回收率

在0-20ng/mL(Pb)、0-1.5ng/mL(Cd)、0-20ng/mL(As)、0-2ng/mL(Hg)，工作曲線線性相關(guān)系數(shù)分別為0.9996、0.9998、0.99998、0.99997。

測(cè)定11次空白溶液，三倍標(biāo)準(zhǔn)偏差除以工作曲線斜率得到被測(cè)元素檢測(cè)限，分別為218ng/L（As）、7.54ng/L（Cd）、10.4ng/L（Hg）、30ng/L（Pb）。

回收率見(jiàn)表3。

表3 回收率

（續(xù)表）

4 結(jié)論

使用電感耦合等離子質(zhì)譜法測(cè)定輕燒鎂，通過(guò)使用高純電熔鎂作為基體匹配材料，可以有效消除基體干擾；結(jié)合內(nèi)標(biāo)元素的使用，以及選擇正確的原子量，使得Pb、Cd、As、Hg的檢測(cè)值較為準(zhǔn)確。

［1］萬(wàn)秉忠. 進(jìn)出口礦產(chǎn)品檢驗(yàn)集萃[M]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

［2］蔡輝益. 飼料安全及其檢測(cè)技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

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