微波消解_電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定土壤樣品中八種重金屬

1、2008,17(3福建分析測(cè)試Fujian Analysis&Testing微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定土壤樣品中八種重金屬元素林松(福建省中心檢驗(yàn)所,福州350002摘要:本文以Ge、I n、Re內(nèi)標(biāo)校正體系,采用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜(I CP-M S對(duì)土壤樣品中砷、鉛、銅、鋅、鎘、鉻、汞、鎳八種重金屬元素進(jìn)行同時(shí)測(cè)定,通過加標(biāo)回收試驗(yàn),建立了土壤樣品中砷、鉛、銅、鋅、鎘、鉻、汞、鎳八種重金屬元素I CP-MS分析方法,各元素檢出限均小于1.0ng/mL,測(cè)定8種元素的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%,各元素的加標(biāo)回收率在86.3%101.0%。實(shí)驗(yàn)表明:該法操作簡(jiǎn)單、

2、快速,靈敏度高,重現(xiàn)性好,而且能夠?qū)Π朔N重金屬元素進(jìn)行同時(shí)測(cè)定,大大提高了檢測(cè)效率。關(guān)鍵詞:電感耦合等離子體質(zhì)譜(I CP-MS;重金屬元素;土壤;微波消解中圖分類號(hào):O657.63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-8143(200803-0021-03D eterm i n a ti on of Heavy M et a l Elem en ts i n So il Sam ples by I nducti vely CoupledPl a s ma M a ss Spectrom etry And M i crowave D i gesti on for Sam ple Prepara t

3、i onL i nSong(Fujian Pr ovincial Central I ns pecti on I nstitue,Fuzhou,Fujian350002,China Abstract:A method for deter m inati on of heavy metal ele ments in s oil Samp les by I nductively Coup led Plas ma M ass S pec2 tr ometry(I CP-M Sand M icr owave D igesti on f or sa mp le p reparati on was dev

4、el oped.Three separate internal standards of Ge、I n and Re were selected t o compensate the drift of analytical signals.By using well-tested method and app r op riate sa mp le p reparati on p r ocedures,Heavy metal ele ments in s oil sa mp les can be analyzed with good accuracy and p recisi on.The d

5、etecti on li m its were less than1.0ng/mL.The recoveries for s oil sa mp les were in the range of86.3%t o101.0%, relative standard deviati ons(RS Dwere less than10%.Keywords:I CP-MS;HeavyM etal Elements;Soil;M icr owave D igesti on食品、農(nóng)產(chǎn)品安全問題是關(guān)系到人身健康和國(guó)計(jì)民生的重大問題,長(zhǎng)期以來也一直受到人們的密切關(guān)注。食品、農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)離不開自然環(huán)境,環(huán)境污染必然

6、導(dǎo)致食品的污染,尤其在農(nóng)產(chǎn)品的種植、生產(chǎn)過程中,環(huán)境的優(yōu)劣直接影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。因此,在無公害蔬菜、水果等的生產(chǎn)過程中都對(duì)產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量(主要包括影響蔬菜、水果生長(zhǎng)和質(zhì)量的空氣、灌溉水、土壤等提出要求。其中產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量對(duì)砷、鉛、銅、鎘、鉻、汞等元素含量都有限量要求。因此,對(duì)土壤樣品中的砷、鉛、銅、鎘、鉻、汞等元素進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)定具有重要意義。目前,土壤樣品中的砷、鉛、銅、鋅、鎘、鉻、汞、鎳八種元素的檢測(cè),主要是采用G B/T17135 17141-1997等標(biāo)準(zhǔn)。選用這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤樣品中的砷、鉛、銅、鋅、鎘、鉻、汞、鎳八種元素進(jìn)行測(cè)定時(shí),不僅需要對(duì)樣品進(jìn)行多次繁瑣、復(fù)雜的前處理,而且還需

7、用到多種分析方法如:硼氫化鉀-硝酸銀分光光度法、冷原子吸收分光光度法以及火焰原子吸收分光光度法等,難以實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)定、效率較低。電感耦合等離子體質(zhì)譜(I CP-MS是80年代發(fā)展起來的高靈敏度的多元素快速測(cè)定的分析方法。相對(duì)于傳統(tǒng)的分光光度法,它不僅具有卓越的檢測(cè)限、干擾少、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)。而且可以滿足土壤樣品中的砷、鉛、銅、鋅、鎘、鉻、汞、鎳八種元素的同時(shí)測(cè)定的要求。該方法的建立可以大大降低檢測(cè)成本、減少化學(xué)試劑的使用,縮短檢測(cè)周期,提高檢測(cè)效率。收稿日期:2008-1-23作者簡(jiǎn)介:林松(1979,男,工程師,主要從事食品、飼料、化工產(chǎn)品檢測(cè)。E mail:s oaring23s 12

8、福建分析測(cè)試研究簡(jiǎn)報(bào)2008,17(3本文以Ge、I n、Re內(nèi)標(biāo)校正體系,采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(I CP-MS對(duì)土壤樣品中砷、鉛、銅、鋅、鎘、鉻、汞、鎳八種元素進(jìn)行同時(shí)測(cè)定,方法的檢出限、樣品分析的精密度以及加標(biāo)回收均取得令人滿意的結(jié)果。1實(shí)驗(yàn)部分1.1儀器及試劑Agilent7500a電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國(guó)Agilent公司,Mars5微波消解系統(tǒng)(美國(guó)CE M公司。M illi pore超純水制備裝置。A s、Pb、Cu、Zn、Cd、Cr和N i混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(100mg/L,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心,Hg標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1000mg/L,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心。Ge、I n和Re混合

9、內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液由1000mg/L單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溶液(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心逐級(jí)稀釋,硝酸,30%過氧化氫,氫氟酸,鹽酸,氫氟酸均為優(yōu)級(jí)純。1.2測(cè)定方法土壤樣品采集后自然風(fēng)干,用瑪瑙研缽研磨,通過100目篩。準(zhǔn)確稱取0.20000.5000g經(jīng)預(yù)處理的土壤樣品于TF M消解罐中,加入3mL氫氟酸、7mL硝酸、3mL鹽酸和2mL過氧化氫,經(jīng)微波消解后,將消解罐于可調(diào)電熱板上蒸至近干,用2%HNO3定容于50mL容量瓶中。同時(shí)做試劑空白。實(shí)驗(yàn)中以10ng/mLL i、Y、Ce、Tl、Co混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行儀器條件最佳化選擇,最佳的儀器工作條件見表1。表1I CP-MS的儀器工作條件及主要參數(shù)參數(shù)(Para me

10、ters數(shù)值射頻功率1350W霧化器Agilent PF A霧化器霧化室溫度2采樣深度7.0mm載氣流速1.15L/m in補(bǔ)償氣流速0.00L/m inI CP-MS分析過程中,分析信號(hào)會(huì)隨時(shí)間而發(fā)生漂移,而且受分析樣品的基體干擾,被測(cè)元素的信號(hào)會(huì)出現(xiàn)抑制或增強(qiáng)。通過合適的內(nèi)標(biāo)校正體系,不僅能在一定程度上減少或消除基體干擾,同時(shí)還能很好地減少因分析信號(hào)漂移而造成的誤差,大大改善分析精度。內(nèi)標(biāo)元素選擇的原則主要包括:質(zhì)量數(shù)相近;電離電位相近;沸點(diǎn)相近。綜合考慮,本文最終采用Ge、I n、Re內(nèi)標(biāo)校正體系(具體內(nèi)標(biāo)選擇情況詳見表5,測(cè)定時(shí),內(nèi)標(biāo)元素采用Y混合器在線加入。2結(jié)果與討論2.1樣品前處

11、理方法特點(diǎn)選用G B/T1713517141-1997等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)土壤樣品中的砷、鉛、銅、鋅、鎘、鉻、汞、鎳八種元素進(jìn)行測(cè)定時(shí),需要對(duì)樣品進(jìn)行多次繁瑣、復(fù)雜的前處理,本文前處理采用微波消解法,樣品在全密封的TF M消解罐中進(jìn)行高溫高壓消化。不僅可防止樣品損失,而且試劑消耗較少、空白更低、消解速度更快。2.2干擾的影響及其他注意事項(xiàng)土壤樣品成分比較復(fù)雜,會(huì)造成一定的基體干擾,但是本文采用氫氟酸+硝酸+鹽酸+雙氧水消解體系,可以使土壤中的主成分Si以SiF4形式揮發(fā),CaCO3以CO2形式丟失,這樣就使得大部分成分離開體系;同時(shí)實(shí)驗(yàn)采用較大的稀釋倍數(shù)(I CP-MS具有較高的靈敏度,適當(dāng)增大稀釋倍數(shù)后

12、,在檢出限方面依然優(yōu)于傳統(tǒng)的分析方法,也大大降低了基體干擾,另外,本文還通過Sc、Ge、Re內(nèi)標(biāo)校正體系,對(duì)基體效應(yīng)和接口效應(yīng)進(jìn)行有效的補(bǔ)償。在I CP-MS分析過程中,除了存在基體干擾外,還可能存在質(zhì)譜型干擾(主要是多原子離子干擾,因此本文采用EP A6020干擾方程對(duì)A s75、Cd111、和Pb208進(jìn)行了校正,來減少或消除多原子離子的干擾。Hg很容易被吸附,因此,在實(shí)際分析過程中要注意對(duì)進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)行清洗,特別是遇到高濃度樣品時(shí),一定要反復(fù)清洗整個(gè)系統(tǒng),直至恢復(fù)正常的背景狀況,方可進(jìn)行下一個(gè)樣品分析,否則將會(huì)影響測(cè)定結(jié)果。2.3加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)222008,17(3林松:微波消解-電感耦合等

13、離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定土壤樣品中八種重金屬元素鎘、汞兩個(gè)添加水平分別為1.00、5.00mg/kg,進(jìn)行2次平行加標(biāo)回收試驗(yàn),結(jié)果見表23。表2土壤樣品A加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果(n=2元素原含量(mg/kg加標(biāo)量(mg/kg測(cè)定量(mg/kgRS D(%回收率(%表3土壤樣品B加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果(n=2元素原含量(mg/kg加標(biāo)量(mg/kg測(cè)定量(mg/kgRS D(%回收率(%從表23中可以看出,兩個(gè)添加水平的回收率在86.3%101.0%之間,測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在均小于10%之間,說明方法的回收率和精密度良好。2.4方法檢出限和定量限儀器檢出限以體積分?jǐn)?shù)2%HNO3空白溶液11次測(cè)定值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏

14、差對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度值。定量限以樣品空白11次測(cè)定值的10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)樣品的質(zhì)量濃度。其檢出限及定量限如表4所示。從表4可以看出,各元素儀器檢出限均小于1. 0ng/mL,方法檢出限均小于0.1mg/kg,相比于原子吸收光譜法,I CP-MS用于土壤中A s、Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、N i和Hg八種元素的測(cè)定,靈敏度更高,檢出限更低,完全能夠滿足實(shí)際檢測(cè)的要求。表48種元素的檢出限及定量限元素質(zhì)量數(shù)選用內(nèi)標(biāo)儀器檢出限(ng/mL方法檢出限注:表中方法檢出限按稱取0.5g試樣消解定容至50mL計(jì)算。2.5標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析應(yīng)用本法對(duì)土壤標(biāo)準(zhǔn)品G BW08303的測(cè)定結(jié)果見表5。從表5可以看出,應(yīng)用本法對(duì)土壤標(biāo)準(zhǔn)品(G BW08303的測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合了很好,測(cè)定RS D均小于6%。表5土壤標(biāo)準(zhǔn)品G BW08303測(cè)定結(jié)果(n=2元素標(biāo)準(zhǔn)值(mg/kg測(cè)定值(mg/kgRS D(% Cr112±121054.7N i40±4375.5Cu120±121151.2Zn260±222462.9Pb73±4711.63結(jié)論本實(shí)驗(yàn)建立了土壤中A s、Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、N i和Hg八種元素含量測(cè)定的I CP-MS分析方法