广西海沁天诚技术检测服务有限公司 广西贺州 542800
摘要：主要使用微波消除-电感耦合等离子体质谱的方法，测量土壤中所含的八种重金属元素：砷、锌、铬、铅、铜、镉、汞以及镍。质谱仪可对质谱干扰以及非质朴干扰进行校正，从而实现精准测量以上八种重金属元素。
关键词：微波消解、电感耦合等离子体质谱法、土壤、重金属元素
土壤是种植粮食等农作物生态环境的重要部分，而当前土壤污染主要是重金属污染。随着我国社会经济的迅速发展，大量的商业垃圾以及工业垃圾，化学药品等不良物质，通过不同的方法进入到土壤、大气等生态环境中，严重影响着我国农作物以及人民生活质量。
一、试剂与仪器
（一）试剂
有证八种重金属元素标准溶液，99.99%纯度的氩气，优级纯硝酸、过氧化氢、氢氟酸、盐酸，实验所用水为超纯水。
（二）仪器
电感耦合等离子体质谱仪、微波消解仪、干燥箱以及超纯水仪。
（三）仪器工作条件
本次使用的雾化器为Burgener雾化机器、双通道雾化室，半导体温度控制在（2±0.1）℃，采样锥孔直径1毫米、截取锥孔直径0.4毫米，采样锥、截取锥为镍锥，离子透镜是X透镜，RF的功率为1550W，采样深度为8毫米，载气流量为0.70L/分钟，补偿气体的流量为0.11L/分钟。等离子体发射光谱法的工作参数由全自动优化条件给出，并满足设备标准的精准度，灵敏度背景及准确度等相关参数的标准[1]。
二、实验方法
将采集的土壤样品自然风干，四分法取适量样品研磨至全部过100目尼龙筛。精准至0.1mg称取3g的样品于微波消解罐内，加3ml盐酸，再加6ml硝酸、2ml氢氟酸、2ml过氧化氢。缓慢摇匀，充分溶解。按照消解罐操作规程安装到微波消解仪炉腔内。关闭炉门，设置好微波消解程序：5分钟内升温至100℃并保持2分钟，5分钟内升温至150℃并保持3分钟，5分钟内升温至180℃并保持25分钟。待程序结束温度降至室温时，取下消解罐，于加热板上赶酸至粘稠状，加入纯水溶解残渣，转入50mL容量瓶中定容。首先初步评估土壤中八元素浓度范围，使用质谱仪进行半定量分析发现，土壤中含有浓度较高的元素主要是：铬、锌、铜、铅以及镍元素，且需要进行稀释处理。以纯水代替土壤样品制备空白实验。
三、结果
（一）干扰及其校正
首先对质谱仪进行调谐，使氧化物、双电荷离子、分辨率、背景噪声、灵敏度等达到要求。使用仪器设备自带的干扰方程、碰撞反应池技术、内标校正对As、Cd、Pd等几种不同的同位素进行校正。加入的混合酸消解体系，保证土壤中的主成分Si可以转变成SiF4挥发，从而减少土壤基体干扰，提高实验检测的准确性。并且可以通过稀释较大倍数来降低基体干扰。质谱仪测定元素时，充分考虑是否具有易被吸附以及记忆效应的特点，然后进行合理的检验，以免污染整个检测系统。因此，可以在待测消解液中添加金元素来消除检测溶液的记忆效应，并清洗整个检测系统，减少背景干扰。
（二）标准曲线与检出限
移取1毫升的砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅、锌标准溶液于100ml容量瓶中，用1%硝酸溶液稀释定容配成10mg/L的标准溶液。再移取10毫升砷、铬、铜、镍、铅、锌标准溶液到100毫升的容量瓶内，用1%硝酸溶液稀释定容配成1mg/L的标准工作溶液。移取１毫升的镉、汞标准溶液于100毫升容量瓶中，用1%硝酸溶液稀释定容配成0.1mg/L的标准工作溶液。分别移取0.125、0.25、2.5、5毫升砷、铬、铜、镍、铅、锌标准工作溶液，再分别移取25、50、75、125、250μＬ的镉、汞标准工作溶液于25毫升容量瓶中，用1%硝酸溶液稀释定容配成砷、铬、铜、镍、铅、锌质量浓度为5、10、50、100、200μｇ/Ｌ混合标准溶液，镉、汞质量浓度为0.1、0.2、0.3、0.5、1μｇ/Ｌ混合标准溶液。以各元素质量浓度为横坐标，对应信号强度为纵坐标绘制标准曲线。对1%硝酸溶液连续测定11次，计算出各元素的检出限和检测下限。各元素的线性范围、线性回归方程、相关系数、检出限和检测下限见图1。
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图1 各元素的线性范围、线性回归方程、相关系数、检出限和检测下限
（三）方法的精密度
本次实验对土壤样品进行6次平行检测，检测结果见表1，各个元素精密度为2.1%－3.0%，重复性比较好，符合研究分析的需求。
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表1 精密度实验结果
（四）方法的准确度
方法准确度可通过加标回收率进行考察。在土壤样品中分别添加10ug/ml混合标准溶液5pg，经微波消解后测定。实验最终结果显示，土壤样品中的八种重金属元素加标回收率为90.0%－96.3%，均符合研究分析的需求。
（五）样品分析
本次实验抽取的样品主要是入海口周围的沉积物样品以及养殖生蚝场所的沉积物样品。最终结果，显示本次选取的样品中砷、镉、和汞元素的含量比较低，而铬、铜、镍、铅、锌元素的含量比较高。虽然最终结果有高有低，但是都在国家土壤质量标准的限值范围内，这表明该区域土壤未受到污染。
结束语
总而言之，使用微波消解系统消解土壤样品，并结合电感耦合等离子体质谱仪对土壤展开测定，从而研究土壤中存在的八种重金属元素含量，拥有较好的优势与价值。该方法快速，安全，自动化程度高，此外，可以通过设备硬件有效降低土壤中重金属元素检测的基体干扰以及共存元素干扰，极大提高检测的精密度和准确度。
参考文献：
[1]王晨希，黄晶.微波消解-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法同时测定城市污泥中7种重金属元素[J].环保科技，2019，25（01）：29-33.