ICP-MS测定新研制土壤和沉积物标准物质6种元素

张 力

(韶关市环境监测中心站，广东 韶关 512026)

目前，随着工业的发展和人类活动的增加，污染物在土壤中大量沉积，造成日益严重的土壤污染，还导致了农作物和地下水的污染，给人体健康和生态环境造成危害。2018年生态环境部和国家市场监督管理总局联合发布了《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)和《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600-2018)两项强制性国家环境保护标准。

现行的环境标准中，重金属铅，铬，铜，锌，镍，镉主要以原子吸收为主要测量手段，部分元素能使用WDXRF进行测量，前者只能单个元素测试，耗费时间，石墨炉法需要较高技巧和经验，而后者检出限高，低含量元素不能测定，通用性差，虽不需要消解，取而代之是压片操作，前处理便捷度对比批量消解并没有优势。利用ICP-MS测定土壤和水系沉积物中的金属元素虽然没有环境方法标准支撑，但是多年来，无论是全国土壤污染状况详查参考固体废物标准编制了操作指南[1-5]，还是各大检测人员做的研究实验，都证明着使用ICP-MS具有测试土壤中重金属的能力。本文前处理使用《土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度法》HJ491-2019湿法消解法批量处理样品，使用ICP-MS法分析土壤或水系沉积物的重金属，面对批量土壤样品具有优势。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

7700Series ICPMS，美国安捷伦。

硝酸(优级纯)，广州化学试剂厂；盐酸(优级纯)，广州化学试剂厂；氢氟酸(优级纯)，广州化学试剂厂；高氯酸(优级纯)，广州化学试剂厂；GNM-M261198多元素标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心，中国) ; 土壤(GSS29-GSS35) 、沉积物(GSD24-GSD33) 成分分析标准物质(中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，中国) 。

1.2 样品处理

根据《土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度法》 (HJ491-2019)进行处理，定容后取上清液人工稀释5倍待测。

1.3 仪器条件

对仪器进行常规调谐，使用HMI模式，如表1所示。

表1 ICP-MS工作参数Table 1 ICP-MS working parameters

2 结果与讨论

2.1 方法检出限

依据 《环境监测分析方法标准制修订技术导则》 (HJ168-2010)，按照样品分析重复7次全程空白实验，按公式MDL=t(n-1，0.99)×S，t=3.143，计算方法检出限，结果完全能达到《土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度法》HJ491-2019和《土壤质量 铅、镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法》(GB T 17141-1997)的检出限，结果见表2。

表2 6种元素方法检出限、常规方法检出限、相关标准最严格限值(单位：mg/kg)Table 2 Detection limit of six element methods, detection limit of conventional methods and the most stringent limit of relevant standards (Unit: mg/kg)

2.2 方法准确度

按照实验步骤分析2017年后新研制的土壤和水系沉积物标准物质中的6种环境常测元素，依据《土壤和沉积物 铜、锌、铅、镍、铬的测定 火焰原子吸收分光光度法》HJ491-2019作为准确度判断依据，测定结果与保证值的相对误差应在±15%以内，102组数据中有5个较低浓度数据在此范围外，但考虑距离新的土壤风险管控标准的最严格值还有一定距离，ICP-MS法测定的结果令人满意。见表3。

表3 2017年后新研制的土壤和水系沉积物标准物质测试结果Table 3 Test results of newly developed soil and stream sediment reference materials after 2017(mg/kg)

3 结 论

本文使用ICP-MS的HMI系统的进样模式，以固液比1:500的比例，对2017年后新研制的土壤和水系沉积物标准物质，进一步验证ICP-MS具有测试土壤的重金属的能力及能批量处理样品的能力。结果显示，该法检出限，准确度，及长期稳定性能充分满足《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)和《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600-2018)所执行的最严格限值及大批量样品处理，相较于原子吸收法和波长色散X射线荧光法，有通用性好，更快速的特点。但该法低浓度样品测定仍然不稳定，笔者认为与前处理有关，建议使用加大样品消解量进行富集消解，后续将进一步优化该方法。