向天云

（四川中测凯乐检测技术有限公司，四川 成都 610066）

摘要：探究微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中重金属的具体方法，并对土壤中元素的同位素对测定结果的影响作研究分析。利用此法检测土壤中的重金属，操作简单，结果准确，灵敏度也比较高，可以用于大批量的土壤检测。

关键词：电感耦合等离子体质谱法；土壤；重金属

引言：电感耦合等离子体质谱法（ ICP-MS） 是质谱分析方法之一[1-3]，是近年来新建立的检测土壤中重金属的重要方式之一。ICP-MS 检测方法较传统检测方法的优点是具有极高的灵敏度、极高的准确性及操作简单[4]，因此得到在检测土壤方面得到了极大的关注。本文将对使用电感耦合等离子体质谱法测定土壤中重金属元素做出具体介绍。

1实验部分

1.1实验仪器及工作条件。测定土壤中重金属元素时需要的的器械有Agilent 7700e电感耦合等离子体质谱仪，Mars Xpress微波消解仪，Milli-Q A10纯水发生器，其他实验仪器有电子分析天平、尼龙筛和常用玻璃器皿等。每次使用前均需用浓度为5%的HNO3溶液对玻璃器皿进行浸泡，侵泡时间要求至少为24小时，浸泡完成后，用蒸馏水、纯水对其进行冲洗、晾干。微波消解步骤如下[5-7]：（1）在功率为1600W的条件下升温7分钟，温度在室温到120℃之间即可进行时间为3分钟的消解；（2）升温5分钟，在温度处于120-160℃之间时消解3分钟；（3）升温5分钟，在温度处于160-190℃之间时消解25分钟。电感耦合等离子体质谱法工作条件如下：使用玻璃同心雾化器，雾化条件是2℃，雾化气流量是1.03l·min-1，等离子体气流量为15.00l·min-1，采用全定量模式，峰点为3点，重复次数100次，采样深度为10.00mm。

1.2 主要试剂。制备质量浓度为10 μg/mL的Ag、Zn、Cd、Cr、Co、Cu、Ni、Pb、Tl、V 等10种元素的混合标准储备液，质量密度为10μg/mL的Ge、In、Bi混合内标储备液，以及质量浓度为1μg /L由Li、Y、Tl、Ce、Co共同配置的调谐液，其他试剂有硝酸，盐酸及氟化氢，高纯水，国家一级标准参考物质土壤。配置混合标准储备液时，用质量分数为 2%的HNO3做溶剂，10种元素做溶质进行配置。

1.3 分析步骤。在电子分析天平上称取0.25土壤样品，称取结束后将其倒入消解罐中，消解罐内提前装入50 mL聚四氟乙烯，向消解罐中先加入 6 mL HNO3，然后加入2 mL HCl 和 2 mL HF，将其混合均匀。观察罐中的反应情况，由罐中反应程度决定放置时间，反应越剧烈，放置越久，直至反应归于平稳。反应下来则将罐盖盖上并拧紧，然后将消解罐放置于消解盘进行微波消解。消解结束后静置15-30 min，直至罐内压强与外界压强一致，打开罐盖，将消解罐放在加热器上，将温度升至140℃对其进行加热除酸，罐内水分蒸发快要干净时停止加热，冷却后用水对消解罐进行冲洗，使罐内物质完全转移到50ml的容量瓶中，加入高纯水至刻度，摇匀、静置。为了保证 ICP -MS 测定时的可溶性固体总量（ TDS） ≤0. 1%，取 5 mL 溶液装入规格为25 mL的容量瓶中，向其中加入超纯水使溶液达到25ml，利用ICP -MS 仪器进行测试。

2结果与讨论

2.1 仪器条件的优化。待ICP-MS 自动点火并稳定30 min、雾化器的温度下降到2℃左右后，利用調谐液调谐，观察并记录调谐元素的灵敏度、稳定性、双电荷和氧化物的数据。

2.2元素质量数的选择。本次选择的10个元素中除了Co都有同位素，因此选择元素质量数的原则是具有较高的丰度灵敏度，要尽量避免选到同质异位素和氧化物。对物质进行检测，结果显示10个元素的质量数曲线和加标回收率相近，所以在选择同位素时首要考虑灵敏度，本次实验中选择的同位素见表1。

2.3内标元素的选择。内标元素起校正响应信号的漂移的作用，所以在选择内标元素时，要选择和检测元素有相似特征的元素，具体原则如下：（1）样品溶液中没有性质比较稳定的元素；（2）内标元素与检测元素的电离能大小相近或相差较小；（3）内标元素的质量数与待测元素相近或相差较小。因为待测元素的相对原子质量覆盖面大，所以用Ge、In、Bi作为内标元素，将内标元素和待测溶液一起置于三通管中进行混合，混合结束后装入雾化系统作进一步检测。

结论：本次实验采用电感耦合等离子体质谱法测定土壤中的重金属元素，相较于传统测量方法具有安全、有效、节约能源等特点，而且利用ICP-MS分析法，可以不用分离基体元素对样品直接进行检测，以此可快速地对土壤中的重金属元素的检测结果进行分析，除此之外，这种检测方法还具有较高的灵敏度，极好的正确性和操作简单等优点。因此，利用电感耦合等离子体质谱法可测定大批量土壤中的重金属元素。

参考文献

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[3] 乐淑葵， 段永梅. 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定土壤中的重金属元素[J]. 中国无机分析化学， 2015， 5（3）：16-19.

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[5] 张丹， 张琳， 王俊红，等. 微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定藻类中4种重金属元素[J]. 理化检验：化学分册， 2016， 52（10）：1172-1174.

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[7] 杨咏梅. 微波消解样品-电感耦合等离子体质谱法同时测定土壤中重金属元素和稀土元素[J]. 福建质量管理， 2016（9）.