土壤全钾测定法(NY/T87-1988)消解ICP-MS测试土壤中4种重金属元素

2022-11-03

ICP-MS作为痕量元素的分析技术, 它具有检出限低, 灵敏度高, 线性动态范围宽, 谱线简单和同时可测定多种元素等优点[1]。样品前处理方法是土壤重金属含量准确测定的一个重要环节[2]。不同的前处理方法对测定的准确性, 重复性, 仪器的基体效应等都有很大的影响[3·]。正确选择样品前处理方法是准确测定土壤重金属元素的关键[4]。本文采用NY/T87-1988消解国家标准物质GSS系列土壤, 用ICP-MS检测Cr, Cu, Ni和Pb的含量, 并与USEPA3052 (微波消解法) 进行比较, 对方法检出限与准确度, 重复性与精密度等进行了研究。

一、实验部分

1. 仪器和试剂

材料:GSS-8, GSS-9, GSS-13, 地球物理地球化学勘查研究所。

试剂:HNO3:=1.42g/m L, 优级纯。HF:=1.49g/m L, 分析纯。HCl O4:分析纯。

1:1硝酸溶液 (V:V) :1体积硝酸加1体积水配制而成。1%HNO3:1体积硝酸加99体积超纯水。实验用水为18.2MΩ·cm超纯水。

仪器:PEElan DRC-e电感耦合等离子质谱仪 (ICP-MS) ;Lab Tech EH45APlus电热板;屹尧科技EXCEL密闭微波消解仪。

2. 仪器工作条件

见表1.

3. 样品前处理

称取GSS系列土壤标准样品 (各3个平行样) 0.1g (精确至0.0001g) 于聚四氟乙烯坩埚中, 加入3.0m L硝酸, 0.5m L的高氯酸, 轻摇, 加盖, 置于电热板上, 样品成糊状, 取下冷却。加入5m L氢氟酸, 0.5m L高氯酸后, 继续加热, 飞硅, 赶酸至近干, 取下冷却。加10m L1:1的硝酸溶液, 加热溶解残渣, 定容至50m L, 摇匀待测。同时做试剂空白。

4. 标准溶液配制

移取1mg/L标准工作溶液0.05, 0.10, 0.25, 0.50, 1.00, 2.50, 5.00m L于50m L容量瓶中, 用1%硝酸溶液定容。配成1.0, 2.0, 5.0, 10.0, 20.0, 50.0, 100μg/L系列标准溶液。

二、结果与讨论

1. 线性关系和相关系数

如表2所示, 4种元素测定后绘制的标准曲线, 线性关系良好, 相关系数均满足0.999。

2. 方法检出限

在优化的实验条件下, 根据样品前处理方法制备空白溶液, 平行测定7次, 计算方法各元素的检出限, 结果见表3。结果表明, 在测定条件下, 本方法检出限略高于3052方法检出限, 但均能达到μg/Kg级, 符合痕量分析要求。

3. 准确度和精密度:

为了验证方法的准确度和精密度, 对本方法消解的溶液进行7次平行测定, 两次独立测定结果的绝对差值不超过算术平均值的10%, 测定值与保证值见表4。由表4可知, 本方法消解效果较理想, 测定结果中Cr, Cu, Ni与保证值比较, 偏差约在5%, Pb的结果与保证值接近;测定的相对标准偏差均低于10%, 具有很好的精密度。由此可见, 作为土壤全钾消解方法, 也适用于其它金属元素全量消解。

4. 方法可操作性:

表5给出了两种消解方法的加入酸的量和种类, 从表中可以看出, 3052加酸量少, 总体积只有6m L, 且除去了具有强氧化性易爆炸的高氯酸, 减少Cl的干扰[5,6]。但3052前序准备和后续冷却所需时间较长, 且常规实验室所用微波消解仪罐数少, 一次性消解的样品量少, 消解过程中易发生爆炸。NY/T87-1988用了三酸体系, 属于电热板消解, 与3052整体耗时相当, 易操作, 可大批量消解样品, 不受消解罐的限制, 更适用于商业性实验室。

三、结论

本方法作为农业方法中土壤全钾测定常用方法, 也适用其他金属总量的消解, 检出限均达到μg/Kg级, 具有较好的线性关系和相关系数, 有较好的准确度和精密度, 且达到合格范围。易操作, 可大批量消解样品, 不受消解罐限制, 适用于商业性实验室。

摘要：采用土壤全钾测定法 (NY/T87-1988) 消解GSS系列标准土壤GSS-8, GSS-9, GSS-13, 利用电感耦合等离子质谱法 (ICP-MS) 测定Cr、Ni、Cu和Pb的含量。结果表明, 此方法作为农业方法中土壤全钾消解的常用方法, 也适用其他金属总量的消解。方法检出限上, 均达到μg/Kg;准确性和精密度上, Cr测定值偏低, 其他元素测定值与保证值相比, 误差均在10%以内;方法可操作性上, 易操作, 可大批量消解样品, 商业性实验室应用更便捷。

关键词：ICP-MS,土壤,重金属元素,土壤全钾测定法 (NY/T87-1988)