ICP-OES内标法同时测定土壤中3种金属元素含量可行性探析

赵静雪，吕长霞，张二卫，孙才明

摘 要：土壤基体成分复杂，测试过程干扰较大，为了减少样品基体干扰，提高测试数据准确性，以钪为内标元素，以GSS-18、GSS-28和ESS-5标准土壤为试样，用ICP-OES同时测定铬、铜、锌3种金属元素含量，探讨方法的可行性。结果表明，该方法简单可靠、抗干扰、节约成本，适用于成分复杂样品的批量分析测试。

关键词：土壤;ICP-OES;内标元素;钪;金属含量

文章编号：1004-7026（2019）16-0030-02         中国图书分类号：O657.3        文献标志码：A

目前测定土壤重金属普遍采用的是《土壤总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》（HJ 491—2009）和《土壤质量铜、锌的测定火焰原子吸收分光光度法》（GB/T 17138—1997），这两种方法都是原子吸收分光光度法。

原子吸收分光光度法复杂耗时，检出限相对较低，且批量分析多种金属元素含量效率较低，成本较高。先进实验室多采用《土壤和沉积物12种金属元素的测定王水提取-电感耦合等离子体质谱法》（HJ 803—2016），ICP-MS测试灵敏度高，但运行成本较高。

研究中采用ICP-OES内标法[1-2]，同时测定土壤和沉积物中铬、铜、锌的含量，以GSS-18、GSS-28和ESS-5标准土壤为实际样品进行分析，检测实验结果能否达到分析要求。该方法线性好、检出限较高，适于批量分析，不仅克服了基体干扰，而且大大降低了检测成本。

1  实验部分

1.1  主要仪器及工作条件

PerkinElmer Avio 200 电感耦合等离子体发射光谱仪（珀金埃尔默仪器有限公司），TOPEX微波消解仪（上海屹尧仪器科技发展有限公司）。根据仪器性能调至最佳状态。

1.2  标准物质及试剂

多元素混合标准溶液（100 mg/L）、内标钪标准溶液（1 000 μg/mL），国家有色金属及电子材料分析测试中心。

试剂（硝酸、盐酸、氢氟酸、高氯酸）：优级纯。

超纯水：电阻率为18.0 MΩ·cm。

1.3  样品前处理

称取风干样品0.100 0～0.300 0 g于微波消解内罐中，加入5 mL硝酸、2 mL盐酸、2 mL氢氟酸，浸泡过夜。15 min升温至190 ℃，保温1 h进行微波消解。消解结束后，赶酸，冷却，转移至25 mL容量瓶中，同时在线加入内标或直接加入到试样中。用超纯水定容至刻度线，混匀，用0.45 μm水系滤头过滤待测。同时做空白实验。

2  结果与讨论

2.1  分析谱线的选用

选用软件推荐波长作为元素的分析波长：钪361.383 nm、铬267.716 nm、铜327.393 nm、锌213.857 nm。

2.2  校准曲线及检出限

在优化后的实验条件下，配置不同浓度的待测元素标液，分别测定试剂空白11次，空白值标准偏差的3倍，計算出方法检出限。当称样量为0.3 g，定容到25 mL时，测定结果见表1。

通过表1中可以看出，各待测元素的线性关系在0.999以上，铬、铜、锌检出限分别为0.30 mg/kg、0.21 mg/kg、1.33 mg/kg，满足实验分析要求。

2.3  精密度

在优化后的实验条件下，分别吸取消解处理后的土壤标样（GSS-18），用ICP-OES测量其发光强度值，分别计算7次平行结果的相对标准偏差。精密度测定结果见表2。

从表2可以看出，标准土样（GSS-18）中铬、铜、锌精密度分别为1.3%、1.5%、1.1%。《实验室质量控制规范食品理化检测（GB/T 27404—2008）》要求的精密度为小于5.3%，因此该方法满足实验分析要求。

2.4  加标回收率

在土壤标样（GSS-18）中，加入1倍、2倍、5倍待测元素浓度的标准溶液，每个浓度点进行3次重复试验。

得出标准土样（GSS-18）铬的回收率为98.9%～103.0%，铜的回收率为103.7%～108.0%，锌的回收率为97.8%～109.0%，标准要求的回收率范围为90%～110%，因此满足实验分析要求。

2.5  内标法与外标法的对比

在优化好的实验条件下，选择内标法、外标法，分别对土壤标样中铬、铜、锌进行定量分析。

ICP-OES用外标法测定土壤标样（GSS-28）中锌含量偏高;土壤标样（GSS-18）中铬、铜、锌含量偏高，均不在质控范围内。

ICP-OES用内标法测定土壤标样（GSS-18）中铬、铜、锌的含量均在质控范围内。

因此，引入ICP-OES内标法同时测定土壤和沉积物中铬、铜、锌的含量满足实验分析需求。

3  结论

为克服土壤环境金属元素测定时的基体干扰，应用ICP-OES先进仪器分析技术，在样品中加入内标（浓度为1 μg/mL），以钪为内标元素，对土壤标样（GSS-18）中铬、铜、锌进行定量分析。

研究结果表明：以钪（Sc）为内标元素的分析结果均在质控范围内，准确度明显优于外标法，满足实验分析要求。该方法简单可靠、抗干扰、节约成本，适用于成分复杂样品的批量分析测试。

对GSS-18标样进行分析，内标回收率为98.6%～102.8%，元素加标回收率97.8%～109.0%，铬、铜、锌检出限分别为0.30 mg/kg、0.21 mg/kg、1.33 mg/kg，精密度分别为1.3%、1.5%、1.1%，满足实验标准分析要求。

参考文献：

[1]刘孟刚.ICP-AES内标法测定合金中常量成分[J].宇航材料工艺，2001，31（3）：57-59.

[2]Duyck， Christiane， Miekeley. Trace element determination in crude oil and its fractions by inductively coupled plasma mass spectrometry using ultrasonic nebulization of toluene solutions[J].Spectrochimica Acta. Part B：Atomic Spectroscopy，2002，57（12）：1979.