电感耦合等离子体质谱法测定铅锌矿区土壤中微量元素分析

刘 俏

（甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院中心实验室，甘肃 兰州 730046）

当前随着人们对矿山开采与生产造成周围环境造成严重污染的问题重视程度不断加深，使得矿山行业要想实现可持续发展，必须实现其绿色开采和生产。针对当前矿产资源开采中产生的废水、废气以及废渣等，相关研究人员对其含量进行了测定，在矿区土壤当中常常会含有十分丰富的铜元素、铅元素和锌元素等多种重金属元素，其含量与普通土壤相比超出数十倍甚至上千倍。近几年来随着矿山开采的发展不断迅速，矿区中壤当中的重金属含量严重超出国家规定的绿色环境标准，并一度成为环境污染治理当中的热点话题。当前针对土壤当中各类微量元素进行测定的方法众多，而电感耦合等离子体质谱法（简称：ICP-MS）凭借其在实际应用中具备的快捷、便利等优势，被广泛应用在针对各类环境中微量元素的测定当中，为环境治理提供了更加科学的数据依据，但目前该测定方法在铅锌矿区土壤测定的研究相对较少[2]。基于此，本文利用该测定方法对铅锌矿区土壤当中的微量元素进行测定，并对其测定效果进行分析。

1 资料与方法

1.1 实验对象

为探究铅锌矿区土壤当中的微量元素以及ICP-MS测定方法在实际应用中的效果，本文选择以某铅锌矿去的土壤作为实验对象，根据对该样品采集的状况，将铅锌矿区土壤样品划分为两类不同类别，分别为轻度污染土壤样品和重度污染土壤样品。为了确保在后续实验过程中不会出现土壤样品交叉污染问题，根据样品当中土壤的污染程度从轻到重的顺序进行排序，并利用木棒将土样样品磨碎进行前处理，并去掉土壤样品当中可能影响测定方法测定精度的杂质，例如植物根茎、石子、落叶等。完成上述操作后，还需要利用1.5mm尼龙筛对土壤样品进行过筛处理，再利用玛瑙乳钵将其研磨成粒径大小均不超过75μm的细粒。将按照上述操作完成处理的土壤样品放入到烘箱当中，并对其进行125℃1.5h的烘干，最终将干燥的土壤样品放入到干燥器皿当中等待备用。

1.2 试验材料与设备

为实现对上述土壤样品中微量元素的测定，选用Agilent 8600b型号电感耦合等离子体质谱仪，该型号测定设备可针对地表水、土壤、废水、大气中颗粒物等各类环境样品当中的重金属元素进行测定，并且能够根据实际测定需要，构建更加完整的操作方案。同时，该型号测定设备具有更高的灵敏度和精度，能够满足对铅锌矿区土壤中多元素的快速测定需要。在该测定质谱仪当中含有针对样品质量分析的装置，四级杆驱动频率为3.2MHz，四极杆质量数范围为2～258amu。

实验过程中所需试剂包括10mg/L混合标准溶液，其主要成分为硝酸，在硝酸当中引入清水，并在硝酸溶液达到标准浓度时停止引入，完成对混合标准溶液的制备。在利用上述选择的质谱仪对土壤样品测定时，还需要使用10mg/L的锂元素、钴元素、钇元素溶液作为质谱最佳化调谐液。同时，在实验过程中用到的硝酸和氢氟酸等均采用有机纯度标准的溶液，并在加入溶液时首先对其进行亚沸二次蒸馏操作。实验中使用的水均为超纯水，根据质谱仪测定需要，需要确保水的电阻率始终保持为17.23MΩ·cm。针对Agilent 8600b型号测定设备对其工作条件进行设置，将其高频发射功率设置为1250W，等离子体气流量设置为12.5L/min，载气流量设置为1.05L/min。

1.3 实验方法

将上述制备的土壤样品称取0.05g，将其放在消解罐当中，并添加适量超纯水润湿，将其放置在115°C电热板上。根据不同土壤样本的污染程度，分别加入0.1ml～1.0ml的盐酸溶液，用于去除样品当中的硫元素。待样品不再出现明显反应后，加入1.5ml硝酸，并将样品蒸至湿盐状。将样品放入到本文上述选择的Agilent 8600b型号测定设备当中对其中各类微量元素进行测定，并同时设置一组空白组，空白组当中空白溶液、标准溶液和试样溶液均在线加入内标，以此完成整个铅锌矿区土壤微量元素测定实验。最后，将ICP-MS测定方法得出的测定结果中的回收率和测定含量记录，将其与XRF测定方法以及土壤样品当中已知标准含量进行对比，验证该方法的实际应用性能。

2 实验结果分析

按照上述实验内容，将得出的实验结果进行记录，将各个微量元素的回收率记录，并绘制成如图1所示。

图1 测定后各微量元素回收率结果

再对图1中各个元素的测定值、标准加入量以及测定总量分别记录，并按照记录得出的数据结果利用Exc软件绘制成如表1所示。

表1 各微量元素回收结果

从图1和表1中得到的回收结果可以看出，在进行ICPMS测定的过程中，各个微量元素的回收率均控制在合理范围内浮动，不存在飘高问题。

3 实验结果讨论

为进一步验证ICP-MS测定方法在实际应用中是否具备更高的测定精度，将上述测定结果得出五种不同微量元素的测定值与标准值和采用XRF测定方法得出的测定结果进行对比，并将结果绘制成如图2所示。

图2 三种微量元素含量对比

图2是按照土壤样品当中微量元素标准含量及铅锌矿区土壤污染较重的土壤样品进行测定得出的二级果，将所得结果分别与标准物质含量以及XRF测定方法结果进行对比。综合上述实验结果及图2中的内容可以看出，ICP-MS测定在应用中实现了对XRF测定方法的优化，解决了测定中回收率偏高的问题，并进一步提高了测定结果的精度，确保测定结果与标准数值一致。同时，由于本文在实验前首先针对各类土壤样品进行了硝酸消解处理，这一处理操作与其他测定方法存在差异，因此说明这一处理操作也是实现对ICPMS测定方法各工作参数优化的有效手段，证明了ICP-MS测定对铅锌矿区土壤中微量元素测定的可行性。

4 结语

本文为探究ICP-MS测定方法是否能够实现对铅锌矿区土壤当中各类微量元素含量的测定，开展上述实验研究。通过研究得出，在进行ICP-MS对土壤样品测定时，通过引入硝酸溶液，实现对土壤样品的消解处理，可为ICP-MS测定对土壤样品中微量元素的测定提供可能，同时，通过上述测定操作得出的结果精度满足测定要求，并且与土壤样品测定中常见的XRF测定方法相比精度得到进一步提高。