电感耦合等离子体质谱法与原子吸收光谱法在土壤重金属检测中的对比分析

殷思达

（广东建研环境监测股份有限公司，广州 510700）

1981—1985年，我国对多个省（自治区、直辖市）的农业土壤进行了调查，主要调查土壤中9种元素的含量，以期更深入地了解土壤环境。1986—1990年，我国又扩大了调查范围，主要对全国主要土类的近900个主剖面的48种元素进行了调查。2006－2010年，我国更是制定了相关文件，详细说明了土壤污染情况和测定方法。由此可见，国家高度重视土壤环境保护，因此做好土壤环境监测非常重要。基于此，本文主要分析了电感耦合等离子体质谱法（ICPMS）和原子吸收光谱法（AAS）在土壤环境监测中的应用。

1 电感耦合等离子体质谱法和原子吸收光谱法的性能对比

目前，很多监测技术被应用到土壤环境监测中，但是取得的成果并不理想。其中，应用最广泛的土壤环境监测技术就是电感耦合等离子体质谱法，与其他监测方法相比，该方法的优点有很多。一是灵敏度高，痕量分析检测下限甚至可以达到10。二是分析过程快，通常一个样品仅仅需要3 min左右就可以完成检测。三是线性动态范围宽，可以进行多元素的同时分析。四是所需样品量少，通常土壤样品量为50～100 µg。电感耦合等离子体质谱法与原子吸收光谱法的性能对比如表1所示。

表1 ICP-MS与AAS性能对比

2 电感耦合等离子体质谱法和原子吸收光谱法的试验结果对比

下面以广东省江门市某工业地块土壤重金属污染调查为例，介绍ICP-MS和AAS在测定铜、锌、铅、镍等元素方面的差异。其中，ICP-MS仪器参数为：载气流量0.56 L/min，冷却气流量1.35 L/min，雾化室温度6～7 ℃，采样深度6.9 mm，样品提升时间32 s。AAS仪器参数为：测定波长190～900 nm，30 min内仪器的静态基线漂移±0.004 Abs，干燥温度120 ℃，干燥时间3 s。根据试验结果，在土壤环境监测中选择合适的样品检测方法。

2.1 精密度

对该工业地块土壤样品进行实验室内平行样分析，测定平均值，并且送样到第三方实验室，在相同方法和仪器参数下进行实验室间对比分析。土壤样品检测精密度结果如表2所示。由表2可知，ICP-MS测定土壤各元素的实验室内相对标准偏差和实验室间相对标准偏差均比AAS低，反映出ICP-MS精密度和稳定性高。

表2 土壤样品检测精密度

2.2 准确度

对各土壤样品元素进行加标回收率试验，结果如表3所示。通过表3可以看出，ICP-MS检测Ni、Zn、Cu、Pb等4种元素的回收率均保持在90%～110%，回收率均合格。相比AAS，ICP-MS加标回收率更加接近100%，稳定性高。

表3 土壤样品检测加标回收率试验结果

2.3 检出限

制备空白样，计算3倍空白溶液测定结果的标准偏差与标准曲线斜率之比，得出方法检出限。ICPMS与AAS的检出限结果如表4所示。通过表4可以看出，ICP-MS、AAS两种方法检测Ni、Zn、Cu、Pb等4种元素的检出限都远远小于线性范围下限，均能够保证测定结果的准确性。

表4 ICP-MS与AAS检出限结果

2.4 线性范围

移取适量标准溶液，配制各金属元素的系列校准曲线。ICP-MS与AAS检测的校准曲线结果如表5所示。表中，为各金属元素的吸光度（A），为各金属元素的质量浓度（mg/L）。通过表5可以看出，ICP-MS、AAS两种方法检测Ni、Zn、Cu、Pb等4种元素的线性范围良好，相关系数＞0.999 0，均能满足定量检测的要求。

表5 ICP-MS与AAS校准曲线结果

2.5 ICP-MS和AAS实际样品检测结果

对该工业地块的4个点进行打井取样，样品低温避光保存后运回实验室检测。ICP-MS与AAS的实际土壤样品检测结果如表6所示。

表6 ICP-MS与AAS实际土壤样品检测结果

3 结语

本文结合具体案例，对比分析了ICP-MS 和AAS在测定土壤中铜、锌、铅、镍等元素方面的差异。检 测 土 壤 中Ni、Zn、Cu、Pb元 素 时，ICP-MS与AAS在准确度、精密度、检出限、线性范围等方面均能满足检测需求，都能保证测定结果的准确性。其中，ICP-MS在准确度、精密度、检测限等方面优于AAS。ICP-MS可以同时对多种元素进行检测分析，从而实现样品的高通量检测，满足实际场地金属检测需求。ICP-MS容易出现基体效应，会影响检测结果。因此，检测前要对样品进行稀释，应用基体分离法、冷等离子体技术和电热蒸发法进行前处理，预防基体效应。同时，ICP-MS仪器价格昂贵，对操作人员要求较高，常常需要使用自建方法。相对地，AAS检测通量较ICP-MS低，对操作人员的要求较低，有配套的成熟试剂盒，操作简单，运行成本低，便于推广。