三酸分步消解—電感耦合等離子體質(zhì)譜法在土壤樣品測定多元素中的應(yīng)用

趙 碩，雷 燕，盛 晨

（江西省地質(zhì)局九一二實驗室，江西 鷹潭 335000）

土壤樣品檢測技術(shù)不僅是金屬礦產(chǎn)找礦勘查的主要方法，而且廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境評價、水資源評價等領(lǐng)域。因電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）具有同時檢測多元素、高靈敏度和高效率等優(yōu)勢，逐漸擴大了其應(yīng)用范圍。但是，現(xiàn)階段使用該方法測試土壤樣品的方法仍然存在不足之處，如檢測四種以上的混合酸消解樣品時，不僅用酸量極大，而且降低了單種酸的消解能力；若使用王水消解樣品，容易樣品溶液中產(chǎn)生Cl-，進而產(chǎn)生更多的40Ar35Cl對75As、35Cl16O對51V、16O1H35Cl對52Cr等的質(zhì)譜干擾[1]。因此，本文結(jié)合多年測試經(jīng)歷，使用硝酸、氫氟酸、高氯酸的三酸分步消解方法，對某礦山的土壤樣品進行試驗。

1 試驗儀器及試驗材料

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為美國ThermoFisher Scientific公司生產(chǎn)的ICAP RQ型，該設(shè)備的正向功率為1558W，輔助氣流量為0.79L/min，冷卻氣流量為13.8L/min，沖洗時間為10s，駐留時間為10ms，掃描次數(shù)為50次。樣品為某金屬礦山的土壤樣品，共采集了3組樣品，每組樣品混合均勻后分為3件樣品進行平行試驗，共計9件樣品。鹽酸、硝酸、氫氟酸和高氯酸試劑均為優(yōu)級純。

2 試驗步驟

準(zhǔn)確稱取待測土壤樣品0.1000g，經(jīng)過自然風(fēng)干后研磨至粒徑小于100目，并將其置于30mL的聚四氟乙烯坩堝中。

滴入少許蒸餾水潤濕樣品后加入5mL硝酸，并低溫消解15min；加入4mL氫氟酸溶液，低溫消解20min；加入1mL高氟酸，并高溫消解至白煙冒盡。待樣品冷卻后加入5mL鹽酸+硝酸混合酸（鹽酸和硝酸按照體積比1:20混合后，用蒸餾水稀釋一倍），在電熱板上提取1min（溫度為120℃），完成后將其倒入100mL容量瓶中，并使用蒸餾水定容至刻度，搖勻處理后進行試驗。

3 結(jié)果與討論

3.1 試驗方法

一般來說，土壤樣品中的有機物質(zhì)含量較多，且樣品中雜質(zhì)含量較復(fù)雜，故樣品的消解采用分步加酸的方法完成：①先加入硝酸，消解溫度為150℃；②加入氫氟酸，繼續(xù)消除樣品中的硅，消解溫度為150℃；③加入高氯酸，消解溫度為240℃，直至白煙冒盡。消解完成后對樣品進行測試，根據(jù)測試結(jié)果可知，同一樣品經(jīng)過平行試驗后，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）介于0.52～3.42之間，說明本次所選用的方法對該類土壤樣品的消解是可靠的。

3.2 檢出限測試

按照上文提出的測試方法，對該礦山的1件樣品進行平行測試，且以檢測結(jié)果濃度值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為該元素的檢出限[2]。檢出限對比結(jié)果如表1所示。

表1 本文方法與標(biāo)準(zhǔn)方法的檢出限對比

分析表1可知，三酸分步消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法在檢測中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。本文采用的方法與傳統(tǒng)的電感耦合等離子體質(zhì)譜法相比差異主要表現(xiàn)為：①樣品重量，前者為0.1000g，后者為0.2500g；②耗酸量，前者為5mL硝酸、4mL氫氟酸、1mL高氯酸，后者硝酸、氫氟酸、高氯酸的耗酸量分別為10mL、15mL、3mL；③樣品處理時間，前者約3h，后者約25h；④消解方法，前者三步加酸控溫消解，后者兩次加入混合酸；⑤提取方法，前者硝酸+鹽酸提取，Cl-含量低后者王水提取，Cl-含量高。綜上所述，本文使用的方法在土壤樣品消解測試中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是樣品處理時間，二是樣品分析方面。

與其他加酸方法相比，提出方法在使用電熱板升溫過程中，通過三步加酸的方法，每一步消解的目標(biāo)更加明確，且耗酸量是其他傳統(tǒng)方法的1/3，消解時間是傳統(tǒng)方法的1/8；同時，測試過程中稱取的樣品數(shù)量更少，樣品初步處理后無需稀釋可直接定容，并進行后續(xù)試驗，簡化了試驗流程和樣品處理步驟，間接地減少了待測樣品污染的可能性；與傳統(tǒng)的加酸方法相比，提出方法處理后得到的樣品溶液中Cl-明顯減少，降低了Cl-引起的質(zhì)譜干擾[3]。在樣品分析方面，與傳統(tǒng)的電感耦合等離子體質(zhì)譜法相比，提出方法由于樣品消解過程中減少了酸的用量而導(dǎo)致干擾因素明顯較低，使得待測元素的方法檢出限更低[4，5]。提出方法實現(xiàn)了一次消解，測試多種元素的目的，提高了測試效率和工作效率。

3.3 方法精密度與準(zhǔn)確度

按照上文的測試方法，對該礦山的3組9件樣品進行平行試驗，每件樣品測試6次，測試結(jié)果見表2。

表2 方法精密度和準(zhǔn)確度測試結(jié)果表

由表2可知：每件樣品經(jīng)過6次平行試驗后所獲得的平均值與同組樣品的對照組測試結(jié)果基本一致，且相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）相近，均小于5%，說明本文選擇的三酸分步消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法在該礦山土壤樣品測試中具有較高的精密度和準(zhǔn)確度。綜上所述，三酸分步消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法在土壤樣品測試中具有良好的應(yīng)用效果。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)的電感耦合等離子體質(zhì)譜法相比，三酸分步消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅縮短了測試時間，提高了測試效率，而且解決了因Cl-含量較高而降低檢測精度的弊端。同時，三酸分步消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法減少了耗酸量，簡化了試驗流程和步驟，具有良好的應(yīng)用前景。同時，通過本文的測試驗證結(jié)果可知，三酸分步消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法在土壤樣品測試準(zhǔn)確度和精密度方面均取得了良好的成果，說明將該方法應(yīng)用在土壤樣品測試中是可靠的。