微波消解—ICPOES测定“土壤污染详查”项目中8种金属元素

1、前言

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。近年来，随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。重金属在土壤中累积，不仅引起土壤本身的理化、生物学性质发生变化，使土壤生产力下降，而且通过食物链最终影响人类健康。研究表明，进入人体内的重金属，对人体的各个发展阶段都会产生影响，尤其对母婴的毒害更为明显。2016年5月31日，中国环境保护部颁布了《土壤污染防治行动计划》（以下简称“土十条”），并与2016年12月23日开始了全国范围的“土壤污染状况详查”的项目。土壤中重金属的检测可以为土壤污染的防治工作提供重要的数据支持。

目前，AA、ICP-MS、ICP-OES等先进仪器广泛应用于土壤中重金属元素的分析，测定速度、精度和稳定性都很好。微波消解技术能显著的节省能源，极大的缩短样品的消解时间，试剂用量小，空白值低。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）具有灵敏度高、干扰少、线性范围宽和同时测定多种金属元素等优点。本文参照2017年3月更新的《全国土壤污染状况详查技术规定》的检测项目和分析方法，采用微波消解对土壤样品进行前处理，利用ICP-OES测定土壤中的Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、V、Zn等8种元素。

ETHOS UP微波消解仪

2、实验部分

2.1主要仪器与试剂

ETHOS UP微波消解仪（意大利MILESTONE公司）

iCAP7400电感耦合等离子体发射光谱仪（美国赛默飞世尔科技有限公司）

10mg/L等离子发射光谱分析混合离子标准物质（Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、V、Zn）上海市计量院测试技术研究院

硝酸、盐酸、氢氟酸优级纯

实验室用水为超纯水。

2.2样品的制备

按照HJ/T166和GB17378.3要求，将采集后样品在实验室中风干、破碎、过筛、保存。样品采集、运输、制备和保存过程应避免沾污和待测元素损失。

2.3试样的制备

准确称取风干、过筛的样品0.2000g（精确至0.0001g。样品中元素含量低时，可将样品称样量适当提高）于微波消解罐中，用少许超纯水润湿后依次加入6mL硝酸，2mL盐酸和1mL氢氟酸，混匀使样品与消解液充分接触。若有剧烈化学反应，待反应结束后再将消解罐加盖密封，将消解罐对称放置于转子架上，连接温度传感器，设置消解程序，进行消解。消解完毕，待罐内温度降至室温后在通风橱中缓慢打开消解罐盖。将消解罐于赶酸器上进行赶酸，待溶液蒸发至1mL左右，取下，冷却后定容至50mL。

表1 微波消解条件

2.4仪器工作条件

冲洗泵速100rpm；分析泵速50rpm；RF功率1150W；雾化器流量0.5L/min；辅助气流量0.5L/min；冷却气流量12L/min。

3、结果与讨论

3.1 分析线的选择

选择特征吸收波长，一要保证所选的分析谱线具有较高的灵敏度，二要避免其他蒲县重叠干扰。在实验中，对每种待测元素都选取2到3条谱线测定，综合分析强度、干扰情况及稳定性，选择强度高、谱线干扰少、精密度好的分析谱线作为最佳的分析谱线，并进行背景扣除。各元素的ICP推荐分析波长见表2。

表2 各元素的ICP推荐分析波长

3.3方法的检出限

依据HJ-168对检出限的定义，以空白溶液测定11次的标准偏差的2.76倍所对应的浓度作为方法检出限，见表3。结果完全满足本次土壤详查的参考分析方法HJ-781种相应的检出限要求。

表3 ICP-OES测定土壤中各元素的方法检出限（mg/kg）

3.4方法精密度与准确度实验

取待测土样7份，6份加标，1份不加标，分别对其中的金属元素进行连续6次分析测定，计算其标准偏差和加标回收率；土样采用土壤标准样品GSS-26作为质控样品，测定其准确度。测试结果见表4。

表4 精密度与准确的实验结果

3.5结论

本实验采用硝酸+盐酸+氢氟酸辅以微波消解的样品前处理技术，结合ICP-OES测定土壤样品中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、V、Zn等8种元素。通过加标回收、检出限和精密度实验验证，本实验具有操作简单、准确性好、精密度好、可同时检测多种金属元素的优点。适用于测定《全国土壤污染状况详查》项目中的多种金属元素。

参考方法：

全国土壤污染状况详查土壤样品分析测试方法技术规定

HJ781-2016 《固体废物 22种金属元素的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法》