王 東,胡 珊
(1.宣城市環(huán)境監(jiān)測中心;2.宣城市環(huán)保局,安徽 宣城 242000)
隨著工業(yè)的快速發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀,部分地區(qū)土壤污染較重,工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出,從污染類型看,以無機(jī)型為主。隨著監(jiān)測點(diǎn)位和測定元素的增加,如何簡單、快速、準(zhǔn)確地測定出土壤中的重金屬,成為各監(jiān)測部門的探討重點(diǎn)。消解土壤中的重金屬和測定方法很多,其中電熱板消解和微波消解方法成熟,但操作過程冗長煩瑣,自動化程度低。目前,測定方法主要為原子吸收法,此方法需要單元素逐個(gè)測定,光譜干擾較大。本文研究采用全自動石墨消解法對土壤樣品進(jìn)行消解,運(yùn)用電感耦合等離子質(zhì)譜法對消解液的銅、鉛、鋅、鎳、鎘、鈷、砷、釩八種元素進(jìn)行分析。
土壤樣品通過硝酸-鹽酸-氫氟酸消解體系經(jīng)全自動石墨消解儀處理為樣品溶液,樣品溶液經(jīng)霧化由載氣送入霧化系統(tǒng)霧化后,以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體炬管中,在惰性氣體磁場中被電離,轉(zhuǎn)化為帶正電荷的離子,經(jīng)離子采集系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀,質(zhì)譜的信號強(qiáng)度與進(jìn)入質(zhì)譜儀的離子數(shù)成正比,通過測量質(zhì)譜的信號強(qiáng)度來測定樣品溶液的元素濃度[1]。
電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS(PE350X):珀金埃爾默公司;全自動石墨消解儀:瑞科AUTO GDA-72;萬分之一天平:梅特勒ME204E。
銅、鉛、鋅、鎳、鎘、鈷、砷、釩混合標(biāo)準(zhǔn)溶液:國家有色金屬及電子材料分析測試中心,濃度100 ug/mL;土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):GBW07402(GSS-2),GBW07427(GSS-13);硝酸:up級,蘇州晶瑞化學(xué)試劑有限公司;氫氟酸:優(yōu)級純,蘇州晶瑞化學(xué)試劑有限公司;鹽酸:優(yōu)級純,蘇州晶瑞化學(xué)試劑有限公司;試驗(yàn)純水:娃哈哈純凈水;內(nèi)標(biāo)儲備液100 ug/mL(Rh、Re):經(jīng)過兩級稀釋,配制成50 ug/L的內(nèi)標(biāo)使用液;儀器調(diào)諧液1 ug/L(Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U):珀金埃爾默公司。
按照儀器操作要求進(jìn)行抽真空(大于12 h),經(jīng)儀器優(yōu)化等調(diào)試,使Be9>2 000,In115>40 000,U238>30 000,氧化物形成156CeO/140Ce≤0.025,雙電荷化合物形成71Ce++/142Ce≤0.03。儀器操作條件如表1所示,在儀器各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)過優(yōu)化達(dá)到測定要求后,將空白、標(biāo)準(zhǔn)曲線、消解后的樣品依次進(jìn)行測定,對各被測元素進(jìn)行回歸分析。
表1 儀器操作條件
采集的新鮮土壤樣品,除去土樣中石子、樹根、落葉等異物,用四分法縮分,縮分后的土樣置于陰涼處自然風(fēng)干,用橡膠錘碾壓,通過2 mm尼龍篩,混勻。用瑪瑙研缽將土樣細(xì)磨至全部通過孔徑0.149 mm(100目)尼龍篩,混勻后備用[2]。
稱取0.200 0 g左右上述100目的樣品于聚四氟乙烯管中,將消解管置于石墨消解儀中,通過儀器自動加入2 mL HNO3,2 mL HF,1 mL HCL,蓋上蓋子,搖勻,于120℃加熱回流2 h,冷卻,將樣品轉(zhuǎn)移至50 mL塑料容量瓶中,用純水洗滌聚四氟乙烯管2~3次,合并于容量瓶中并定容,搖勻。按上述步驟做試劑空白[3]。用在線加入內(nèi)標(biāo)、稀釋和標(biāo)準(zhǔn)加入法控制基體效應(yīng)[4]。
用標(biāo)準(zhǔn)加入法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,各元素濃度在一定范圍內(nèi)與強(qiáng)度呈線性關(guān)系[5]。各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線截距、斜率、相關(guān)系數(shù)、檢出限如表2所示。
將處理好的土壤樣品溶液靜置后,取上清液用電感耦合等離子質(zhì)譜儀進(jìn)行測定。消解后的樣品重復(fù)測定7次,兩種土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定結(jié)果、RSD值如表3、表4所示。
表2 各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線
表3 土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07402(GSS-2)測量結(jié)果與精密度
表4 土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07427(GSS-13)測量結(jié)果與精密度
由表3、表4可以看出,用ICP-MS對兩個(gè)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中銅、鉛、鋅、鎳、鎘、鈷、砷、釩八種元素的測定,測定結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值允許誤差,滿足土壤測定準(zhǔn)確度要求;鎘標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%,其他元素標(biāo)準(zhǔn)偏差<5%,精密度控制在較小范圍內(nèi)。
試驗(yàn)采用全自動石墨消解儀進(jìn)行土壤樣品前處理,簡單快速,自動化程度高,節(jié)省人力,用酸量少,大大減少對操作人員的健康傷害和對環(huán)境的污染。用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)銅、鉛、鋅、鎳、鎘、鈷、砷、釩元素,結(jié)果顯示,該方法重現(xiàn)性好、干擾少,準(zhǔn)確度高、分析樣品效率高,適合于大批量土壤樣品中多種元素的同時(shí)測定。
1 陸 云,韋 錳,韋麗麗.國產(chǎn)石墨消解儀-原子吸收光譜法測定土壤總鉻[J].大眾科技,2016,18(9):35-37.
2 鄭紅艷,郭雪勤,朱志勛,等.土壤和沉積物重金屬測定中不同前處理和分析方法的比較[J].廣東化工,2017,44(16):242-244.
3 韋 錳,劉勇強(qiáng).石墨消解-ICP-MS同時(shí)測定土壤中的五種重金屬元素[J].大眾科技,2016,18(8):43-44.
4 李 承.全自動石墨消解-ICP-MS法測定土壤中的重金屬含量[J].廣東化工,2016,43(21):162-163.
5 鄧 杰,戴林健,楊 蘇,等.石墨消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定煙葉中12種微量元素[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2017,38(9):1759-1763.