应用ICP-MS碰撞反应池(KED)测定土壤中镉、锗、钼、铊

(贵州省煤田地质局实验室，贵州贵阳，550008)

普查区土壤重金属含量是耕地质量地球化学评价重要指标之一，广泛应用于耕地质量地球化学等级划分、生态风险评价等方面。其中镉、锗、钼、铊是较为常见的土壤重金属污染物。传统的检测方法有原子荧光光谱法、原子吸收分光光度法、分光光度法等[1,2]，这些方法普遍步骤多、效率低、试剂耗费量大、灵敏度不高[3]。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)具有多元素同时分析、检出限低等特点，现已广泛应用于土壤重金属元素检测[4,5]。本文在前人研究的基础上，使用较为高效的硝酸-氢氟酸-高氯酸混合酸对土壤样品进行前处理，以中国国家标准样，建立工作曲线，采用ICP-MS碰撞反应池(KED)测定消解溶液中镉、锗、钼、铊，旨在建立一种简便、高效、准确的测定土壤样品中镉、锗、钼、铊的方法，为土壤重金属批量化检测提供分析方法借鉴。

1 仪器设备与试剂

1.1 仪器设备

电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)：美国PerkinElmer NexION 2000型，工作时RF功率1150W，雾化室温度20℃，载气流量0.82L·min-1，等离子体气流量15L·min-1，辅助气流量1.2L·min-1，排风风速为7～9米/秒，真空值2e-7Torr，氦气流速3，泵速-35rpm，扫描次数20，读数次数1，重复次数1，驻留时间全部50ms，积分时间1000ms，碰撞池模式；控温式电热板、超纯水机。

1.2 试剂

硝酸、氢氟酸、高氯酸、盐酸均为GR级试剂，生产厂商为成都市科隆化学品有限公司；氦气纯度>99.999%；内标：Rh/Re 50ppb；调谐液：分别取Be、Co、In、Ce、U的标准储备溶液(1.0mg/L)，用硝酸逐级稀释至质量浓度为1μg/mL的混合溶液，用于分析前的仪器调谐和质量校准；实验用水：超纯水(18.2MΩ·cm)；标准样品：GSS-5、GSS-7、GSS-8、GSS-17、GSS-27、GSS-29、GSD-5a、GSD-12、GSD-10、GSS-30、GSS-31、GSS-32、GSS-33、GSS-34，生产厂商为地球物理地球化学勘查研究所(IGGE)。

2 测试步骤

2.1 样品前处理

精确称取0.0500g(精确至0.0001g)土壤样品，置于聚四氟乙烯烧杯中，加1滴超纯水润湿样品，加入3：3：1的硝酸、氢氟酸、高氯酸混合液10mL。盖上盖子。将盛有试样的烧杯置于160℃的电热板上加热约2h后，打开烧杯盖子，继续加热至260℃白烟冒尽，至近干时，加入3mL 10%王水溶解试样，冷却，用超纯水定容至50mL，摇匀待用。同时，做双平行空白试验。

2.2 工作曲线的绘制

开机预热1h后，将内标管及进样管依次插入2%稀硝酸中，清洗管路2-3min，用超纯水清洗1min。点燃等离子炬。设置泵速-35 rpm。调谐使检测仪器的Be In U灵敏度达标(CeO/Ce≤2.5%，Ce++/Ce≤3%，220bkgd<1cps)。用中国国家标准GSS-5、GSS-7、GSS-8、GSS-17、GSS-27、GSS-29、GSD-5a、GSD-10、GSD-12作为标准样，建立工作曲线。拟测试的目标元素为: Ge、Mo、Tl、Cd。

表1 标样浓度值/ppm

相关系数须0.99以上。

3 结果与讨论

3.1 检出限

样品空白平行分析11次，以检测结果3倍标准偏差的浓度值作为方法检出限，得到Cd、Mo、Ge、Tl的检出限分别为0.072、0.242、0.111、0.041μg/g。

3.2 方法精密度

选择土壤样品TR2019001001，制备7组平行样品，测定样品中Cd、Mo、Ge、Tl的含量，计算相对偏差(RSD)，如表2。

3.3 标准物质分析

按照样品前处理步骤，分别做5份沉积物标准物质样(GSS-30、GSS-31、GSS-32、GSS-33、GSS-34)，消解完成后定容至50mL用ICP-MS测定目标元素。测定值均在标准值范围内，结果列于表3。

表2 方法精密度

计算得出元素含量的相对标准偏差RSD均低于5.0%。

表3 标准物质测定结果

4 结论

采用内标法和基体匹配法补偿基体效应。使用较为高效的硝酸-氢氟酸-高氯酸混合酸对土壤样品进行前处理，以中国国家标准样，建立工作曲线，采用ICP-MS碰撞反应池(KED)，能够简便、高效、准确地测定土壤样品中镉、锗、钼、铊，为土壤重金属批量化检测提供分析方法借鉴。