电感耦合等离子质谱法测定轻烧镁中铅、镉、砷、汞

曾 泽 富 瑶 盛向军 任玉伟

（辽宁出入境检验检疫局 辽宁大连 116001）

1 前言

轻烧镁是用途广泛的重要矿物制品，可以做肥料、饲料添加剂等[1]，但是由于含有铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）、汞（Hg）等有毒有害元素[2-3]，因此，欧盟等国对用于饲料添加剂和肥料的轻烧镁中Pb、Cd、As、Hg含量均有严格限制。轻烧镁中Pb、Cd、As、Hg含量较低，目前的测定方法中，石墨炉原子吸收分光光度法和氢化物发生原子荧光光谱法[4-7]，操作较为繁琐，需要多种仪器、测试条件和不同的试剂与试样制备过程，费时费力；ICP-MS适于同时测试Pb、Cd、As、Hg，但存在较大基体影响。本研究利用内标溶液和使用基体匹配消除基体影响，效果较好。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 试验样品

轻烧镁试样：产地为大石桥，由大连港出口取样制得。

2.1.2 主要试剂

硝酸：优级纯；Pb、Cd、As、Hg标准储备溶液：均为1mg/mL，国家标准物质研究中心制备；Pb、Cd、As、Hg标准溶液：均为1mg/L，由Pb、Cd、As、Hg标准储备溶液配制；测试用水：二次离子交换的去离子水。

2.1.3 仪器

XseriesⅡ型电感耦合等离子质谱仪：Thermo Fisher；微波消解仪：意大利Milestone。

2.2 方法

2.2.1 基体溶液配制

称取2g经长时间在1000℃灼烧的电熔镁加入（1+1）硝酸溶液40mL溶解，定容于100mL容量瓶中。选取铑做内标溶液。

2.2.2 微波溶解程序

微波溶解程序见表1。

表1 微波溶解程序

2.2.3 ICP-MS仪工作条件

ICP-MS仪工作条件见表2。

2.2.4 测试方法

准确称取0.2g试样，放入微波釜中，加少量水润湿试样，加入（1+1）硝酸溶液10mL，盖上釜盖，按设定程序加热溶解；冷却至室温，将溶液转移至100mL容量瓶中，用水稀释定容；测试前干过滤，取滤液测试。

表2 ICP-MS仪器工作条件

2.2.5 标准工作曲线配制

向一组50mL容量瓶中分别加入Pb、Cd、As、Hg标准溶液，使浓度范围（ng/mL）分别为5-20（Pb），0.2-2（Cd），2-20（As），0.2-2（Hg）；加入5mL基体溶液，补加3mL(1+1)硝酸溶液，用水稀释定容。

3 结果与讨论

3.1 试样溶解

微波溶解是酸溶解中条件最强的，在此条件下溶出的重金属量应是最高量。本研究选取微波溶解，溶解条件选取保证试样不会逸失。硝酸可以将镁砂完全溶解，其中Pb、Cd、As、Hg能完全溶出，且能在硝酸中保持稳定存在状态，并适于测试。试样量减低，溶解效果好。本研究选择0.2g试样量，在足量大浓度硝酸中溶解，溶解完全。

3.2 酸度影响

由于盐酸对测试干扰较大，本研究选用硝酸作为溶剂和介质。试验发现，硝酸浓度在4%，有最大强度值，在其他浓度下，强度值均有不同程度下降。但是在试样溶解中，酸度较小，不利于溶解。综合考虑，酸的浓度选为5%。将标准工作曲线溶液与试样溶液同时调整成硝酸浓度5%，能消除酸的影响。

3.3 基体影响与消除

试样基体主要为Mg，其他共存元素有少量Si、Fe、Al、Ca、Mn、Ti、P、S、K、Na等,试验发现存在严重的基体干扰。由于轻烧镁中共存元素含量波动不大，在其范围内，基体元素变动对测试影响很小。

基准溶液和试剂、高纯物质均存在相对于测试要求较高的杂质含量，例如含量99.99%高纯镁棒中杂质元素含量甚至能达到数十mg/kg量级，不能用作测试ng/g量级的基体匹配物质。电熔镁是以菱镁石为原料在极高温下熔融产生，天然地其原料中Pb、Cd、As、Hg水平十分低下，在熔融过程中又有大部分挥发，残留量更加降低。本研究通过筛选含Pb、Cd、As、Hg最低的优质电熔镁制备基体溶液，使得标准工作曲线与试样溶液匹配。既匹配了基体，空白也十分低下，接近于零。

3.4 内标、被测元素原子量的选择

ICP-MS分析中的基体效应是由基体元素在测量过程中对待测元素信号强度的增强或抑制而形成的非谱线干扰，采用内标法是克服基体效应的有效手段。因此，本研究以元素Rh（10ng/mL）作为Cd、As测定的内标元素，以元素Bi（10ng/mL）作为Pb、Hg测定的内标元素。选择分析物的原子量分别为Pb208、Cd111、As75、Hg202。

3.5 线性、检出限和回收率

在0-20ng/mL(Pb)、0-1.5ng/mL(Cd)、0-20ng/mL(As)、0-2ng/mL(Hg)，工作曲线线性相关系数分别为0.9996、0.9998、0.99998、0.99997。

测定11次空白溶液，三倍标准偏差除以工作曲线斜率得到被测元素检测限，分别为218ng/L（As）、7.54ng/L（Cd）、10.4ng/L（Hg）、30ng/L（Pb）。

回收率见表3。

表3 回收率

（续表）

4 结论

使用电感耦合等离子质谱法测定轻烧镁，通过使用高纯电熔镁作为基体匹配材料，可以有效消除基体干扰；结合内标元素的使用，以及选择正确的原子量，使得Pb、Cd、As、Hg的检测值较为准确。

［1］万秉忠. 进出口矿产品检验集萃[M]. 北京：中国标准出版社，2001.

［2］蔡辉益. 饲料安全及其检测技术[M]. 北京：化学工业出版社，2005.

［3］惠秀娟. 环境毒理学[M]. 北京：化学工业出版社，2003.

［4］谢琰，曾泽，卢琪. 氢化物发生原子荧光光谱法测定轻烧镁和水镁石中砷汞[J]. 冶金分析，2006,26（2）：67-69.

［5］陈若梅，蒋晓光，郑江. 石墨炉原子吸收法测定轻烧镁中微量铅和镉[J]. 检验检疫科学，2000,10（2）：25-27.

［6］邬家祥. 快速塞曼石墨炉原子吸收法测定饮用水中的痕量铅和镉[J]. 光谱学与光谱分析，1998,18（1）：88-90.

［7］曾泽，谢琰，胡晓静，等. 微波消解-氢化物发生原子荧光光谱法测定轻烧镁中锑铋[J]. 冶金分析，2009,29（4）：65-67.