ICPMS測定土壤樣品中的銅、鎳、鉻、鉛、鎘

　　1 前言

　　銅、鎳、鉻、鉛、鎘元素與人體健康和生態環境密切相關，也是生態地球化學中重要的調查對象，由于在土壤中含量低，傳統分析手段很難實現快速、精確測量。電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）是等離子體技術與質譜技術的結合， 以電感耦合等離子為離子源， 以質譜為檢測手段， 具有高靈敏度、低檢出限、譜線簡單、動態線性范圍寬并能夠進行“ 多元素同時分析” 與快速同位素分析等特點，以傳統分析技術幾乎無法比擬的優勢被廣泛應用于環境、冶金、石油、醫藥、半導體及核材料分析等領域。本文針對土壤樣品，采用HCl―HNO3―HF―HClO4分解樣品、儀器條件優化、干擾校正消除，通過對標準樣品測試，結果較好，此法可用于土壤中多元素同時精確測定。 
　　2 實驗部分 
　　2.1 儀器和主要試劑 
　　2.1.1儀器 
　　X-series2電感耦合等離子體質譜儀（美國Thmermo Scientific公司） 
　　電子控溫加熱板（ML型可調式電熱板，北京科偉永興儀器公司） 
　　2.1.2試劑 
　　銅、鎳、鉻、鉛、鎘標準儲備液；高氯酸，氫氟酸，硝酸，鹽酸均為優級純；超純水。 
　　2.2 試驗方法 
　　2.2.1樣品的分解 
　　試料粒徑應小于0.097mm，經105℃干燥2h，冷卻 。 稱取0.2000g試料，（隨同試料分析全過程做雙份空白試驗），于30mL聚四氟乙烯燒杯中，用幾滴水潤濕，加入5ml鹽酸電熱板低溫加熱至體積約為2.5ml，加入7.5ml硝酸，加熱至試樣粘稠狀，加入5ml氫氟酸蒸至白煙稀少再加入2ml高氯酸蒸至高氯酸煙冒盡。趁熱加入5mL王水，加熱至溶液體積剩余2-3mL，用去離子水沖洗杯壁，微熱5―10min至溶液清亮，取下冷卻；將溶液轉入50.0ml的容量瓶，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，澄清，備上機測定。 
　　2.2.2標準溶液的制備 
　　將標準混合儲備液2%的硝酸介質分別稀釋至0.00，0.50，1.00，5.00，50.00ug/L，5.0ug/LIn內標液。 
　　2.2.3儀器工作參數 
　　實驗采用混合標準液對儀器條件進行優化。選擇條件見表1. 
　　3 結果與討論 
　　3.1 儀器條件優化 
　　質譜干擾和非質譜干擾是質譜分析中最主要的干擾因素，通過對儀器條件的優化，可以最大程度降低多原子氧化物、氫氧化物、二價離子的干擾問題，圖1、圖2分別顯示不同的等離子體功率對元素信號強度、氧化物及二價離子產率的影響，由圖可見選用1350W作為作為發射功率，可有效地抑制非質譜干擾并獲得較好的離子強度。 
　　圖3、圖4，霧化器流量對離子信號強度、二價離子及氧化物產率影響趨勢，綜合考慮信號強度和干擾可知霧化器流量為0.75-0.8L/min為最佳儀器分析條件。 
　　3.2 同位素的選擇及干擾校正 
　　ICP―MS測定中的干擾可分為質譜干擾、基體效應干擾及物理效應干擾，質譜干擾是最普遍的干擾，有同量異位素和多原子干擾（6-7）。本文通過選擇同量異位素干擾較少的同位素減少質譜干擾，本文同位素選擇如表2。 
　　3.3 檢出限 
　　在最佳優化條件下，按試驗方法對樣品空白進行11次連續測定，計算其標準偏差，3倍標準偏差作為方法檢出限得各元素檢出限如表3。 
　　3.4 準確度和精密度 
　　按照上述樣品處理方法和儀器工作條件對同未知樣品連續測定12次，計算測定結果得相對標準偏差（RSD/%）Cu、Ni、Cr、Pb、Cd分別為：1.2%、3.5%、4.2%、2.3%、3.9%，精密度較好。同方法對國家標準參考物資GSS-3、GSS-7、GSS-8測定結果如表4，數據表明各元素的測定值與推薦值相對誤差的（RE）小于6.7%。結果表明該方法具有較好的精密度與準確度，滿足對土壤測定的要求。 
　　4 結論 
　　試樣中有機質較多時，可適當加大高氯酸的量或增加加入次數；注意容樣溫度，避免由于溫度較高，溶樣時間較短引起的測量結果偏低。 
　　本文采用混合酸溶解試樣，通過設置儀器最佳條件、選用恰當的測量同位素進行干擾校正，經國家一級標準物質驗證，結果準確、可靠，同時本法亦可用于土壤中錳、鋅、鈷、鋰等元素的同時測定。銅、鎳、鉻、鉛、鎘元素與人體健康和生態環境密切相關，也是生態地球化學中重要的調查對象（1），由于在土壤中含量低，傳統分析手段很難實現快速、精確測量。電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）是等離子體技術與質譜技術的結合， 以電感耦合等離子為離子源， 以質譜為檢測手段， 具有高靈敏度、低檢出限、譜線簡單、動態線性范圍寬并能夠進行“ 多元素同時分析” 與快速同位素分析等特點，以傳統分析技術幾乎無法比擬的優勢被廣泛應用于環境、冶金、石油、醫藥、半導體及核材料分析等領域。本文針對土壤樣品，采用HCl―HNO3―HF―HClO4分解樣品、儀器條件優化、干擾校正消除，通過對標準樣品測試，結果較好，此法可用于土壤中多元素同時精確測定。 
　　2 實驗部分 
　　2.1 儀器和主要試劑 
　　2.1.1儀器 
　　X-series2電感耦合等離子體質譜儀（美國Thmermo Scientific公司） 
　　電子控溫加熱板（ML型可調式電熱板，北京科偉永興儀器公司） 
　　2.1.2試劑 
　　銅、鎳、鉻、鉛、鎘標準儲備液；高氯酸，氫氟酸，硝酸，鹽酸均為優級純；超純水。 
　　2.2 試驗方法 
　　2.2.1樣品的分解 
　　試料粒徑應小于0.097mm，經105℃干燥2h，冷卻 。 稱取0.2000g試料，（隨同試料分析全過程做雙份空白試驗），于30mL聚四氟乙烯燒杯中，用幾滴水潤濕，加入5ml鹽酸電熱板低溫加熱至體積約為2.5ml，加入7.5ml硝酸，加熱至試樣粘稠狀，加入5ml氫氟酸蒸至白煙稀少再加入2ml高氯酸蒸至高氯酸煙冒盡。趁熱加入5mL王水，加熱至溶液體積剩余2-3mL，用去離子水沖洗杯壁，微熱5―10min至溶液清亮，取下冷卻；將溶液轉入50.0ml的容量瓶，用去離子水稀釋至刻度，搖勻，澄清，備上機測定。 
　　2.2.2標準溶液的制備 
　　將標準混合儲備液2%的硝酸介質分別稀釋至0.00，0.50，1.00，5.00，50.00ug/L，5.0ug/LIn內標液。 
　　2.2.3儀器工作參數 
　　實驗采用混合標準液對儀器條件進行優化。選擇條件見表1. 
　　3 結果與討論 
　　3.1 儀器條件優化 
　　質譜干擾和非質譜干擾是質譜分析中最主要的干擾因素，通過對儀器條件的優化，可以最大程度降低多原子氧化物、氫氧化物、二價離子的干擾問題，圖1、圖2分別顯示不同的等離子體功率對元素信號強度、氧化物及二價離子產率的影響，由圖可見選用1350W作為作為發射功率，可有效地抑制非質譜干擾并獲得較好的離子強度。 
　　圖3、圖4，霧化器流量對離子信號強度、二價離子及氧化物產率影響趨勢，綜合考慮信號強度和干擾可知霧化器流量為0.75-0.8L/min為最佳儀器分析條件。 
　　3.2 同位素的選擇及干擾校正 
　　ICP―MS測定中的干擾可分為質譜干擾、基體效應干擾及物理效應干擾，質譜干擾是最普遍的干擾，有同量異位素和多原子干擾。本文通過選擇同量異位素干擾較少的同位素減少質譜干擾，本文同位素選擇如表2。 
　　3.3 檢出限 
　　在最佳優化條件下，按試驗方法對樣品空白進行11次連續測定，計算其標準偏差，3倍標準偏差作為方法檢出限得各元素檢出限如表3。 
　　3.4 準確度和精密度 
　　按照上述樣品處理方法和儀器工作條件對同未知樣品連續測定12次，計算測定結果得相對標準偏差（RSD/%）Cu、Ni、Cr、Pb、Cd分別為：1.2%、3.5%、4.2%、2.3%、3.9%，精密度較好。同方法對國家標準參考物資GSS-3、GSS-7、GSS-8測定結果如表4，數據表明各元素的測定值與推薦值相對誤差的（RE）小于6.7%。結果表明該方法具有較好的精密度與準確度，滿足對土壤測定的要求。 
　　4 結論 
　　試樣中有機質較多時，可適當加大高氯酸的量或增加加入次數；注意容樣溫度，避免由于溫度較高，溶樣時間較短引起的測量結果偏低。 
　　本文采用混合酸溶解試樣，通過設置儀器最佳條件、選用恰當的測量同位素進行干擾校正，經國家一級標準物質驗證，結果準確、可靠，同時本法亦可用于土壤中錳、鋅、鈷、鋰等元素的同時測定。