ICP-MS法测定土壤中六种重金属元素

刘晓俊

（福建省121地质大队，福建 龙岩 364021）

1 研究背景

土壤是非常宝贵的自然资源，不仅是农业发展的基础命脉，而且更关乎着人类未来的可持续发展。自改革开放之后，我们国家进入了市场经济时代，各行各业虽然有了全新的发展态势，国家综合经济实力也有了稳步的增长[1-2]。但是，经济发展的背后，往往还隐藏着许多环境保护方面的问题。亦如本文所探究的重金属污染，就是其中很大的一个影响因素。

2 测定实验的开展

2.1 需要的试剂与材料

在进行相关的土壤重金属测定实验中，需要用到的试剂与材料主要包含：高氯酸（GR），铑（镉元素内标） （GSB 04-1746-2004）、硝酸（ρ=1.42g/mL，工艺超纯）、盐酸（ρ=1.19g/mL，工艺超纯）、镉、铜、锌、铬、铅、镍等混合标准液（GSB 04-1767-2004） 100mg/L（国家有色金属及电子材料分析测试中心）、氢氟酸（GR）、高氯酸（GR），铼（铅元素内标） （GSB 04-1745-2004）1000mg/L（国家有色金属及电子材料分析测试中心） 以及质谱调谐溶液（Be，Ce，Fe，In，Li，Mg，Pb，U） 1μg/L （1% 硝酸为介质）。另外还有一点值得注意，测定实验的具体用水一定要采用新制备的去离子水。

2.2 所需要用到的仪器与实验要求

在进行相关的土壤重金属测定实验中，需要用到的仪器是：电感耦合等离子体质谱仪，型号为“PerkinElmer NexION 350X”；实验要求：需要用稀释法进行混合标准溶液的配置，其中镉、铅的标准曲线浓度分别是10.0μg/L、50.0μg/L、100.00μg/L 和 0.05μg/L、0.10μg/L、0.50μg/L，其中总镍、铬、铜、锌的混合溶液标准分别是10.0μg/L、1.00μg/L、50.0μg/L、100μg/L，并且还需要用1%的硝酸来进行定容。

2.3 实验样品的处理工作

进行相关的土壤重金属测定实验的时候，还需要对实验样品进行一些处理工作。具体而言，首先要称取0.1000g～0.4000g（精确度为0.0001g）的土壤样品置于聚四氟乙烯（PTEE） 坩埚中，再利用事前准备好的去离子水进行湿润操作，同时将5.0mL硝酸、5.0mL氢氟酸、3.0mL高氯酸以及10.0mL的盐酸倒入其中，再将聚四氟乙烯（PTEE）坩埚放在电热板上，利用低温120℃消解约1h，等到达260℃的高温后，便会化作白色浓烟消散。等溶液呈现半干状态后，利用1∶1的盐酸溶解，这里注意要在温热状态下进行，等其冷却到室内温度后再将其转移到一个50mL的容量瓶中，最后用去离子水定容到50mL。同时，测定前要抽取上清液或者过0.45μm滤膜。

2.4 实验仪器调谐

在等离子被点燃后，要对相关的仪器设备进行预热作业，具体时间稳定在30min。不仅利用氧化物和双电荷质调谐，同时还要利用质谱仪调谐溶液对仪器的灵敏度进行调谐，要确保仪器的双电荷、灵敏度、氧化物都满足条件后才能进行相关的测定实验。另外，在利用KED模式的时候，要分别对铼、锗以及铑进行内标，之后再将铅、镉和其余的锌、镍、铬、铜四种重金属进行混合标准液体的取样。

3 实验结果与分析

3.1 校准相关系数与曲线

对锌、镍、铬、铜以及其余两种金属的标准溶液展开细致的测定，用内标响应值以及元素响应值的比值作为纵坐标，其余各元素的浓度（μg/L） 作为横坐标，经过模拟可以得出具体的Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd线性回归方程和相关系数，详见表1。

表1 总 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd线性回归方程和相关系数

3.2 精准度的测定

在实验室分别取出六个聚四氟乙烯（PTEE）坩埚，再将GSS-24土壤精准的划分成六分，分别装入烧杯之中，测定Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd六种贵金属的精准度。其中，具体的测定结果以及样品总量如表2所示。从表2得出，总Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd土壤样品的范围分别在16.4～17.4 mg/kg、79.1～ 81.7 mg/kg、38.1～ 39.5 mg/kg、27.5～27.9 mg/kg、60.4～60.7 mg/kg、0.104～0.112 mg/kg，所有的数值均在范围之内，其精准度十分符合要求[3]。

3.3 检出限的测定

另外，分别测定6种重金属的精准度，测定的结果存在的误差。可以得出 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd六种贵金属的相对标准偏差在0.57%～3.04%，满足具体的测定要求。

对空白样品进行小结，并且连续进行7次，将具体的浓度值进行记录，以对应的计算公式“检 出 限 =t（n-1，0.99） ×S”带入其中，可以计算出总 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd具体的检出限 分 别 是 0.35μg/L、 0.005μg/L、 1.19μg/L、0.34μg/L、0.003μg/L、2.76μg/L。依照 0.1g 的重量来取样，并且定容在50mL来进行计算，最终可以得出土壤中总 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd的检出限分别是 1.38 mg/kg、0.18 mg/kg、0.0025 mg/kg、0.59 mg/kg、0.17 mg/kg、0.0015 mg/kg。

3.4 实际的土壤样品分析

最后一个步骤，在不同的地区分别取出三个土壤样品进行样品分析，得出的测定结果如表2所示。可以看出，绝大部分的重金属都可以检验得出，不过都没有超过标准。

表2 实际土壤样品分析

4 结语

综上所述，笔者根据电感耦合等离子体质谱仪测定的总Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd六种金属均没有超标。这种仪器操作十分简便，而且稳定性以及精准度都非常优秀，可以满足土壤测定研究的各类需求。