电感耦合等离子体质谱法测定土壤中的铟

王福林，胡素瑞，钟郑飞

（四川省冶金地质勘查局六0 五大队分析测试中心，四川眉山 610860）

铟（In）作为一种新兴的有毒重金属元素，其在环境中的含量逐年升高，已经引起了学界和社会的广泛关注。在近年的研究中，动物实验确认第二代半导体材料磷化铟有致癌作用，生殖毒性方面的研究结果表明铟及其化合物具有生殖毒性[1]。因此，建立一种高效、准确测定土壤中铟的方法，对于了解土壤铟污染状况，保护生态环境和保障公众健康具有重要意义。

目前，对于铟元素的分析方法，主要包括分光光度法[2]、极谱法[3]、电感耦合等离子体发射光谱法[4]、火焰原子吸收光谱法[5]等。然而，这些传统分析方法存在着灵敏度低、选择性差、烦琐等缺点，无法满足高效、准确测定土壤中铟的需求。近年来，电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）[6]由于具有高灵敏度、高精确度、多元素同时分析等优点，被广泛应用于土壤中重金属元素的测定。

本文采用HCl-HNO3-HClO4-HF 溶解试样，确定最佳的样品分解方式，优化仪器测定条件，建立电感耦合等离子体质谱法测定土壤中的铟，采用土壤成分分析标准物质进行验证，为土壤中铟分析提供一定的方法参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与设备

NexIon 1000 电感耦合等离子体质谱仪，铂金埃尔默企业管理（上海）有限公司。

1.2 试剂与材料

铟和铑标准溶液，市购有证标准溶液，1 000 μg/mL；去离子水，电阻率≥18.2 MΩ·cm，自制；盐酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸，分析纯，成都市科龙化工试剂厂；土壤成分分析标准物质GBW07401（GSS-1）、GBW07405（GSS-5）、GBW07406（GSS-6）、GBW07429（GSS-15）、GBW07430（GSS-16），中国地质科学院地球物理化学勘查研究院。

1.3 样品前处理

称取待测样品0.1 g（精确至0.000 1 g），置于50 mL 聚四氟乙烯坩埚中，在通风橱内向坩埚中加入几滴水润湿样品，再加入5 mL 浓盐酸，蒸发至2 ～3 mL，加入5 mL 浓硝酸溶液、3 mL 高氯酸、2mL 氢氟酸，置于电热板上加热消解，加热至近干，取下坩埚，加入10 mL（1+1）硝酸蒸至1 ～2 mL，用去离子水定容于10 mL 比色管。分取1 mL 待测溶液于10 mL比色管，加入Rh 内标，用2%HNO3稀释至刻度，摇匀，待测[7-8]。

1.4 校准曲线的建立

分别移取一定体积的铟标准使用液于100 mL 容量瓶中，加入Rh 内标溶液，用2%的硝酸溶液稀释定容至刻度，混匀。配制成铟浓度分别为0.0 μg/L、0.5 μg/L、1.0 μg/L、2.0 μg/L、5.0 μg/L 和10 μg/L，Rh 浓度为10 μg/L 的系列标准溶液，由低浓度至高浓度依次进样，按照表1 设备工作参数进行测定，以铟的质量浓度为横坐标，对应的响应值和内标响应值的比值为纵坐标，建立校准曲线。

表1 设备工作参数

在点燃等离子体稳定15 min 后，用仪器调谐液进行调谐。质谱工作参数见表1。

1.5 高氯酸用量试验

按照1.3 样品前处理方法，使用GBW07405[推荐值为（4.1±0.6）mg/kg]。在其他条件一定的情况下分别加入高氯酸0 mL、1 mL、2 mL、3 mL 和5 mL以探究高氯酸用量对铟测定结果的影响。

1.6 氢氟酸用量试验

按照1.3 样品前处理方法，使用GBW07405。在其他条件一定的情况下分别加入氢氟酸0 mL、1 mL、2 mL、3 mL 和4 mL 以探究氢氟酸用量对铟测定结果的影响。

2 结果与分析

2.1 高氯酸的用量

高氯酸具有强氧化性，由于高氯酸的沸点较高，蒸发时逸出的浓烟易在通风橱及管道凝聚。在热蒸汽通过时，与有机物接触引起燃烧或爆炸[9]。高氯酸用以除尽过量的氢氟酸，F-的存在对测定值有着重要影响，但过量的高氯酸不仅造成不必要的浪费还存在一定的安全隐患，对高氯酸的用量优化不可或缺。

为比较前处理时高氯酸用量对铟测定结果的影响，按1.5 项下条件试验，铟的测定值分别为3.56 mg/kg、3.66 mg/kg、3.84 mg/kg、4.09 mg/kg 和4.15 mg/kg。由数据可以看出，随着高氯酸用量的增加，铟的测定值越来越接近标准物质推荐值，在3 ～5 mL时可以得到相对较好的结果，综合考虑选择3 mL高氯酸。

2.2 氢氟酸的用量

氢氟酸一般用于破坏土壤、沉积物中矿物晶格，使矿物中的硅形成SiF4挥发逸去，释放出晶格中重金属。除尽过量的氢氟酸往往十分重要，因为F-可与许多阳离子形成极为稳定的络合物，试液中少量F-的存在，就可能影响这些阳离子的定量测定[9]。

为比较前处理时氢氟酸用量对铟测定结果的影响，按1.6 项下条件试验，铟的测定值分别为3.96 mg/kg、4.05 mg/kg、4.08 mg/kg、4.11 mg/kg 及4.09 mg/kg。由数据可以看出，随着氢氟酸用量的增加，铟的测定值越来越接近标准物质推荐值，在2 ～4 mL 时可以得到相对较好的结果，综合考虑选择2 mL 氢氟酸。

2.3 同位素选择及干扰与校正

同位素的选择以丰度大，尽量避免多原子离子干扰和同量异位素的重叠干扰为原则。112In（丰度为4.3）受111Cd 干扰、115In（丰度为95.7）受118Sn 干扰，选择115In 作为测量同位素；115In 存在同量异位素干扰，本方法采用校正方程进行在线校正。115CIn=115C-0.014118C，同重元素修正锡。

2.4 校准曲线和方法检出限

按1.4 项下方法进行标准曲线的测定，得到线性方程和相关系数。按1.3 项下方法独立处理12 份样品空白，以检测结果3 倍标准偏差的浓度值作为方法检出限。铟标准曲线线性方程为y=417 81x+205.4，R2=0.999 9，方法的检出限为0.02 mg/kg。

2.5 方法的准确度和精密度

选用国家标准物质GBW07401、GBW07405、GBW07406、GBW07429、GBW07430 按照1.3 项下实验方法独立处理样品，并测定7次，结果如表2所示。该方法的精密度（RSD）为1.20%～5.88%，准确度（RE）为-7.50%～0.69%。满足《土壤环境质量检测技术规范》（HJ/T 166—2004）中13.2 条目相关要求，证明该方法准确、可靠。

表2 标准物质验证方法的准确度和精密度

3 结论

本文采用电热板- 四酸（HCl-HNO3-HClO4-HF）溶解试样，确定最佳的样品分解方式，优化仪器测定条件建立电感耦合等离子体质谱法测定土壤中的铟，采用土壤成分分析标准物质进行验证，本方法测定结果均在标准物质认定值不确定度范围内。该方法简便、快速，可为土壤中铟元素分析提供一定的参考。