微波消解ICPMS测定垃圾渗滤液中铅\镉

垃圾填埋场渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于垃圾自身所含水份或垃圾发酵和雨水的淋浴、冲刷以及地表水和地下水的浸泡而滤出来的污水，其形成的特殊性导致了水质的复杂性[1]，也成为地下水和地表水污染的重要来源[2,3]。其中铅、镉是垃圾填埋渗滤液中主要的重金属污染成分，且难以被生物降解，是典型的累积富集型有毒元素。铅能够与人体内多种酶配合，扰乱机体多项机理功能；镉会积累在肾脏和骨骼中，引起功能失调及自然骨折等难以治愈的疾病。鉴于垃圾渗滤液样品的复杂性，建立一个快速、准确的对铅、镉具有普遍适应性的前处理和分析方法，对垃圾填埋场监测工作具有重要意义。 

　　目前，垃圾渗滤液中金属元素的测定多使用分光光度法、原子吸收光谱法（AAS）、原子荧光法（AFS）、电感耦合等离子体原子发射光谱法ICP-AES[4]。分光光度法灵敏度较低；AAS法、AFS法易受垃圾渗滤液中有机物的干扰，准确性低[5,6]。ICP-MS法具有检出限低、线性范围宽、多元素同时测定等优点，近年来已经广泛应用于环境监测领域[7,8]。微波消解法测定样品准确度高，精密性好，酸消耗量少，且操作方便[9]。今以硝酸-过气化氢为消解体系，采用微波消解 ICP-MS法同时测定垃圾渗滤液中铅、镉，方法操作简便，分析快速、准确。 
　　1 试验 
　　1.1 主要仪器与试剂 
　　 NexIONTM 300Q型电感耦合等离子质谱仪，美国Perkin Elmer公司；DEENA 60全自动石墨消解仪，美国Thomas Cain公司；PURELAB Option S7型超纯水机，英国GLGA公司。 
　　铅、镉标准溶液，国家环境保护部标准样品研究所；质谱调谐液（Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U1μg/L），美国Perkin Elmer公司；内标贮备液（Pb、Cd，200μg/L），美国Perkin Elmer公司，使用时用1%硝酸溶液稀释至10μg/L；硝酸、盐酸、过氧化氢、高氯酸均为优级纯；氩气（99.999%）。 
　　1.2 样品前处理 
　　 量取25.00ml垃圾渗滤液，置于消解罐中，加入一定体积消解液，摇匀，拧紧，放入微波消解仪中，按程序（见表1）消解。消解样品同时以纯水代替样品制备实验室全程序样品空白（不少于两个）。 
　　表1微波消解程序 
　　 
　　1.3 样品测定 
　　将ICP-MS开机，抽真空达到要求后，用质谱调谐液调节仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等指标，达到测定要求后，调谐P/A因子，在线加入内标，编辑方法，依次测定标准系列、全程序空白和样品溶液。根据标准曲线线性回归方程计算样品中待测元素的含量。 
　　仪器主要工作参数：RF功率1275W；雾化器氩气流速0.95L/min；等离子体氩气流速16L/min；载气流量1.2L/min；采集模式为Spectrum；重复次数3次；积分时间2S。 
　　2 结果与讨论 
　　2.1 消解体系的选择与加标回收试验 
　　垃圾渗滤液是一种污染物种类繁多、水质构成复杂的高浓度毒性有机废水。本试验以河源七寨生活垃圾填埋场污水处理厂进口处水样为样品，为确保取样的代表性，重复收集4次，每次收集间隔2h，并将其混合作为实验所用水样。分别采用硝酸[10]、硝酸+盐酸[10]、硝酸+过氧化氢、硝酸+高氯酸消解体系，用上述方法做加标回收试验，结果见表2。 
　　表2 实际样品加标回收试验结果 (n=3)μg/L 
　　 
　　相比5ml硝酸和5ml硝酸+1ml盐酸消解体系，5ml硝酸+1ml过氧化氢消解体系可产生高能态活性氧，消解样品更加彻底；相比5ml硝酸+1ml高氯酸消解体系，5ml硝酸+1ml过氧化氢消解体系更加安全且不引入对ICP-MS产生干扰的物质；因此，本试验选择5ml硝酸+1ml过氧化氢消解体系。 
　　2.2线性范围、回归方程与方法检出限 
　　ICP-MS具有极宽的线性范围，综合考虑垃圾渗滤液中各元素的含量水平，以及监测工作的实际需求，本试验选择1μg/L～500μg/L范围的铅、镉进行研究。 
　　根据《环境监测 分析方法标准制修订技术导则》（HJ 168-2010）附录A“方法特性指标确定方法”的要求，重复测定7次全程序空白，计算标准偏差s，按MDL=计算方法检出限。铅、镉的线性方程与方法检出限见表3. 
　　表3线性方程与方法检出限 
　　 
　　 有证标准物质测定 
　　测定了国家环境保护部标准样品研究所的标准样品，测定值均在允许范围内，结果见表4. 
　　表4 有证标准物质测定结果 mg/L 
　　 
　　 精密度试验 
　　取1份消解后的垃圾渗滤液，对铅、镉平行测定7次，根据其测定结果计算相对标准偏差（RSD），结果见表5。 
　　表5 精密度试验结果 
　　 
　　3 结语 
　　采用硝酸体系微波消解 ICP-MS测定垃圾填埋场渗滤液中的铅、镉，方法操作简便，检出限低，灵敏度高、干扰较小，其准确度、精密度均能满足垃圾渗滤液分析要求，为垃圾填埋场的的监测工作提供了有力的技术支持。