电感耦合等离子体质谱法测定土壤和沉积物中8种金属元素

电感耦合等离子体质谱法测定土壤和沉积物中8种金属元素

崔志浩

天津市环鉴环境检测有限公司

摘要：建立了电感耦合等离子体质谱法测定土壤和沉积物中铬、锰、镍、铅、钒、砷、钼、锑8种金属元素的分析方法。采用微波消解法对样品进行处理，以钪、锗、铟、铋为内标对样品进行测定。8种元素的质量浓度在各自的范围内与响应值线性关系良好，相关系数均大于等于0.999，检出限为0.02～0.40mg/kg，相对标准偏差为1.9～9.7%，加标回收率为79.8%～111%。该方法的线性关系、检出限、精度和准确性均符合标准《土壤和沉积物 12种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法》（HJ 803-2016）的相关要求。

关键词：电感耦合等离子体质谱；微波消解；土壤和沉积物

电感耦合等离子体质谱技术已逐步成为发展最快的无机测试指标分析技术，该技术能够满足多种无机元素的快速测定，检出限低，准确度高，精密度好，线性范围宽，灵敏度高，现已成为无机测试指标的常用分析手段。本文采用王水密闭微波消解方法对土壤和沉积物样品中8种元素消解处理，利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）对其进行测定。

1实验部分

1.1方法原理

土壤和沉积物样品用盐酸/硝酸（王水）混合溶液经微波消解仪消解后，用ICP-MS进行检测。根据元素的质谱图或特征离子进行定性，内标法定量。样品由载气带入物化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气体中被蒸发、解离、原子化和电离，转换成的带电荷的正离子经离子采集系统进入质谱仪，质谱仪根据离子的质荷比即元素的质量数进行分离并定性、定量的分析。在一定浓度范围内，元素质量数处所对应的信号响应值与其浓度成正比。

1.2主要仪器与试剂

Aglient7800电感耦合等离子体质谱仪（美国安捷伦公司）。

实验用水为新制备的去离子水。硝酸（优级纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司；盐酸（优级纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司；盐酸溶液 1+4；盐酸溶液：1+1；硝酸溶液:1+1；硝酸溶液：1+9；内标标准储备液：ρ=10.0mg/l；多元素混合标准储备液：ρ=10.0mg/l； 调谐液：ρ=1.0ug/l；慢速定量滤纸；载气：氩气，纯度≥99.999%。分析时均使用符合国家标准的优级纯试剂。

1.3样品制备

将采集的样品进行风干、粗磨、细磨至过孔径0.15mm（100目）筛。称取待测样品0.2g（精确至0.0001g），至于消解罐中，加入6ml王水，放入微波消解仪中消解，消解结束后冷却至室温。用慢速定量滤纸过滤，定容至50ml。不加样品，按照与试样的制备相同步骤制备实验室空白试样。

1.5 仪器调谐

点燃等离子体后，仪器预热稳定30分钟。用质谱仪调谐液对仪器的灵敏度、氧化物和双电荷进行调谐，在仪器的灵敏度、氧化物和双电荷满足要求的条件下，质谱仪给出的调谐液中所含元素信号强度的相对标准偏差应≤5%。

2结果与探讨

2.1线性范围

将测得的信号强度绘制在纵坐标上，浓度绘制在横坐标上。绘制8种元素浓度标准溶液的标准曲线，相关系数见表1，相关系数均大于等于0.999。

表1 标准曲线绘制

2.2检出限验证

   根据HJ168-2010《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》附录A，按照样品分析的全部步骤，对空白溶液进行7次平行测定，按下列公式计算方法检出限。MDL=t

(n-1, 0.99)S，其中：t(n-1, 0.99)为置信度99%、自由度为n-1时的t值；n为重复分析的样品数，连续分析7个样品，在99%的置信区间，t（6, 0.99）=3.143；S为n次平行测定的标准偏差。当S=7时，检出限MDL=3.14*S，求得方法检出限见表2。

表2方法检出限的验证

2.3 精密度和准确度验证

称取六份0.2 g批号为GSS-18 GBW07447的有证标准物质，消解后定容到50 ml容量瓶中，测定结果计算相对标准偏差和回收率，验证方法精密度和准确度，见表3。

表3精密度的验证

3结论

ICP-MS法测定土壤和沉积物种8种元素的质量浓度在各自的范围内与相应值线性关系良好，相关系数均大于等于0.999，检出限为0.02～0.40mg/kg，相对标准偏差为1.9～9.7%，加标回收率为79.8%～111%。该方法的线性关系、检出限、精度和准确性均符合标准《土壤和沉积物 12种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法》（HJ 803-2016）的相关要求。为第三方检测公司ICP-MS应用检测工作顺利通过计量认证提供了参考。

 参考文献

［1］ 王小如．电感耦合等离子体质谱应有实例［M］．北京: 化学工业出版社，2005: 73-76

［2］ 张斯美,段宏然，王博.电感耦合等离子体质谱法测定金属铬中铅、锡、铋、锑和砷的含量［J］.铁合金,2021,（4）:40-43.

［3］ 袁静．微波消解-ICP-MS 测定土壤和底泥中的12种金属含量［J］．中国环境监测，2012，28（05）:96-99．