微波消解—ICPOES測定“土壤污染詳查”項目中8種金屬元素

1、前言

土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一，也是人類生態環境的重要組成部分。近年來，隨著工業、城市污染的加劇和農用化學物質種類、數量的增加，土壤重金屬污染日益嚴重。重金屬在土壤中累積，不僅引起土壤本身的理化、生物學性質發生變化，使土壤生產力下降，而且通過食物鏈最終影響人類健康。研究表明，進入人體內的重金屬，對人體的各個發展階段都會產生影響，尤其對母嬰的毒害更為明顯。2016年5月31日，中國環境保護部頒布了《土壤污染防治行動計劃》（以下簡稱“土十條”），并與2016年12月23日開始了全國范圍的“土壤污染狀況詳查”的項目。土壤中重金屬的檢測可以為土壤污染的防治工作提供重要的數據支持。

目前，AA、ICP-MS、ICP-OES等先進儀器廣泛應用于土壤中重金屬元素的分析，測定速度、精度和穩定性都很好。微波消解技術能顯著的節省能源，極大的縮短樣品的消解時間，試劑用量小，空白值低。電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）具有靈敏度高、干擾少、線性范圍寬和同時測定多種金屬元素等優點。本文參照2017年3月更新的《全國土壤污染狀況詳查技術規定》的檢測項目和分析方法，采用微波消解對土壤樣品進行前處理，利用ICP-OES測定土壤中的Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、V、Zn等8種元素。

ETHOS UP微波消解儀

2、實驗部分

2.1主要儀器與試劑

ETHOS UP微波消解儀（意大利MILESTONE公司）

iCAP7400電感耦合等離子體發射光譜儀（美國賽默飛世爾科技有限公司）

10mg/L等離子發射光譜分析混合離子標準物質（Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、V、Zn）上海市計量院測試技術研究院

硝酸、鹽酸、氫氟酸優級純

實驗室用水為超純水。

2.2樣品的制備

按照HJ/T166和GB17378.3要求，將采集后樣品在實驗室中風干、破碎、過篩、保存。樣品采集、運輸、制備和保存過程應避免沾污和待測元素損失。

2.3試樣的制備

準確稱取風干、過篩的樣品0.2000g（精確至0.0001g。樣品中元素含量低時，可將樣品稱樣量適當提高）于微波消解罐中，用少許超純水潤濕后依次加入6mL硝酸，2mL鹽酸和1mL氫氟酸，混勻使樣品與消解液充分接觸。若有劇烈化學反應，待反應結束后再將消解罐加蓋密封，將消解罐對稱放置于轉子架上，連接溫度傳感器，設置消解程序，進行消解。消解完畢，待罐內溫度降至室溫后在通風櫥中緩慢打開消解罐蓋。將消解罐于趕酸器上進行趕酸，待溶液蒸發至1mL左右，取下，冷卻后定容至50mL。

表1 微波消解條件

2.4儀器工作條件

沖洗泵速100rpm；分析泵速50rpm；RF功率1150W；霧化器流量0.5L/min；輔助氣流量0.5L/min；冷卻氣流量12L/min。

3、結果與討論

3.1 分析線的選擇

選擇特征吸收波長，一要保證所選的分析譜線具有較高的靈敏度，二要避免其他蒲縣重疊干擾。在實驗中，對每種待測元素都選取2到3條譜線測定，綜合分析強度、干擾情況及穩定性，選擇強度高、譜線干擾少、精密度好的分析譜線作為最佳的分析譜線，并進行背景扣除。各元素的ICP推薦分析波長見表2。

表2 各元素的ICP推薦分析波長

3.3方法的檢出限

依據HJ-168對檢出限的定義，以空白溶液測定11次的標準偏差的2.76倍所對應的濃度作為方法檢出限，見表3。結果完全滿足本次土壤詳查的參考分析方法HJ-781種相應的檢出限要求。

表3 ICP-OES測定土壤中各元素的方法檢出限（mg/kg）

3.4方法精密度與準確度實驗

取待測土樣7份，6份加標，1份不加標，分別對其中的金屬元素進行連續6次分析測定，計算其標準偏差和加標回收率；土樣采用土壤標準樣品GSS-26作為質控樣品，測定其準確度。測試結果見表4。

表4 精密度與準確的實驗結果

3.5結論

本實驗采用硝酸+鹽酸+氫氟酸輔以微波消解的樣品前處理技術，結合ICP-OES測定土壤樣品中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、V、Zn等8種元素。通過加標回收、檢出限和精密度實驗驗證，本實驗具有操作簡單、準確性好、精密度好、可同時檢測多種金屬元素的優點。適用于測定《全國土壤污染狀況詳查》項目中的多種金屬元素。

參考方法：

全國土壤污染狀況詳查土壤樣品分析測試方法技術規定

HJ781-2016 《固體廢物 22種金屬元素的測定 電感耦合等離子體原子發射光譜法》