電感耦合等離子體質(zhì)譜儀同時(shí)測(cè)定土壤樣品中的砷、汞、銻

陽國(guó)運(yùn)，何雨珊，肖 江，黃獻(xiàn)珠

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試研究中心，廣西 南寧 530000）

隨著礦產(chǎn)資源的不合理開發(fā)利用，化肥、農(nóng)藥的大量使用，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展，土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，導(dǎo)致部分農(nóng)作物重金屬含量超標(biāo)，從而進(jìn)入到人或動(dòng)物的食物鏈，最終危害人類健康，快速準(zhǔn)確地測(cè)定砷、汞成為一項(xiàng)重要工作。

目前砷、汞、銻的檢測(cè)方法有原子熒光光譜法（AFS)[1-3]、原子吸收光譜法（AAS）[4]、電感耦合等離子體光譜法（ICP-AES）[5]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）[6]等。原子熒光光譜法具有干擾相對(duì)較少，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于礦產(chǎn)檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。但是，目前采用原子熒光光譜法測(cè)土壤中砷、汞、銻元素，一般都是單道測(cè)定或雙道測(cè)定，對(duì)砷、汞和銻的測(cè)定最少進(jìn)行兩次測(cè)定才能完成，而且由于線性范圍窄，對(duì)于批量地球化學(xué)樣品檢測(cè)效率仍不夠高。隨著質(zhì)譜技術(shù)的快速提高，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）因其線性范圍寬，且具有靈敏度高、可多元素同時(shí)分析等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、地質(zhì)、食品檢測(cè)領(lǐng)域。本文對(duì)傳統(tǒng)溶礦方式進(jìn)行改進(jìn)，并針對(duì)質(zhì)譜法測(cè)定砷、汞的干擾進(jìn)行了研究，建立了電感耦合等離子體質(zhì)譜儀同時(shí)測(cè)定土壤中砷、汞、銻的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備及材料

1）電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：iCAP-RQ，美國(guó)賽默飛世爾公司。

2） 分析天平：精度為0.0001g。

3）載氣：氬氣，純度≥99.99%。

1.2 主要試劑

1）鹽酸：ρ（HCl）＝1.19 g/mL；GR。

2）硝酸：ρ（HNO3）＝1.42 g/mL；GR。

3） 王水：鹽酸∶硝酸＝3∶1。

4） 內(nèi)標(biāo)元素混合溶液 （1μg/mL）：直接分取銠、鉑、金單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配置成內(nèi)標(biāo)元素混合溶液。

1.3 樣品預(yù)處理

1） 樣品溶解。稱取0.2000g樣品于25mL比色管中，加入3mL王水，1.00mL內(nèi)標(biāo)元素混合溶液，輕輕搖散潤(rùn)濕樣品，室溫下冷浸半小時(shí)，放在約90℃水浴中溶解10min，取出，冷卻，用一級(jí)水定容、搖勻，隨同試料進(jìn)行空白試驗(yàn)。

2） 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制。分取砷0、0.05、0.25、1、5、25μg，銻 0、5、25、100、500、2500μg，汞 0、2.5、5、25、200、500μg標(biāo)準(zhǔn)溶液于25mL比色管中，加入3mL混合酸溶液，1.00mL內(nèi)標(biāo)元素混合溶液，定容，配制成砷、汞、銻的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

3） 測(cè)定。采用 KED模式測(cè)定75As、121Sb、103Rh、202Hg、195Pt的響應(yīng)值，As、Sb用Rh做內(nèi)標(biāo)，Hg用Pt做內(nèi)標(biāo)，分別繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，儀器自動(dòng)計(jì)算分析結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

質(zhì)譜法測(cè)定土壤中的砷、銻、汞，關(guān)鍵在于溶礦方法的改進(jìn)、干擾問題及記憶效應(yīng)的解決。本文對(duì)影響測(cè)定效果較大的因素：溶礦時(shí)間、記憶效應(yīng)、氯化物及氧化物的干擾等進(jìn)行了試驗(yàn)，采用土壤國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)方法的準(zhǔn)確度、精密度進(jìn)行了確認(rèn)，并成功應(yīng)用于實(shí)際樣品分析。

2.1 溶礦時(shí)間的確定

在原子熒光法中，砷、銻、汞的樣品溶解均采用（1+1）王水水浴2h的方式，將有機(jī)物氧化后再還原，從而保證價(jià)態(tài)的一致。在質(zhì)譜儀中，元素的形態(tài)、價(jià)態(tài)對(duì)測(cè)定靈敏度影響不顯著，而土壤中的砷、銻、汞均較易溶于王水。考慮到進(jìn)入質(zhì)譜儀的酸度不能過高，本文采用3mL濃王水，通過冷浸30min后，90℃水浴溶解5min、10min、20min、30min與正常 (1+1） 王水溶解2h進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1表明濃王水冷浸30min后，再水浴10min即可達(dá)到理想的溶礦效果。

表1 溶礦時(shí)間的確定

2.2 記憶效應(yīng)的消除

在質(zhì)譜法中，砷、銻記憶效應(yīng)不明顯，而汞的記憶效應(yīng)較嚴(yán)重，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，金可以減輕記憶效應(yīng)，本文按最終測(cè)定濃度為30ng/mL的金進(jìn)行了試驗(yàn)，測(cè)定高含量標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)后，連續(xù)用空白進(jìn)行4次清洗測(cè)定，結(jié)果如表2。

表2 Hg的記憶效應(yīng)的消除效果（以響應(yīng)值計(jì)）

表2表明金的加入顯著改善了汞的記憶效應(yīng)，使測(cè)定更為快速準(zhǔn)確。

2.3 氯化物及氧化物干擾的消除

由于溶礦采用了鹽酸，對(duì)砷形成嚴(yán)重的干擾，此外，由于土壤中的汞含量極低，易受鎢的干擾，通過干擾系數(shù)很難扣除氯化物及氧化物的干擾，難以保證測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度。隨著質(zhì)譜技術(shù)的進(jìn)步，碰撞池反應(yīng)技術(shù)可以有效消除氯化物的干擾，并降低鎢氧化物對(duì)汞的干擾。本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模式與KED模式測(cè)定進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表3。

表3 氯化物及氧化物干擾的消除效果（以響應(yīng)值計(jì)）

表3表明采用碰撞池使砷的信背比顯著提高，鎢對(duì)汞的干擾也相應(yīng)降低，使測(cè)定結(jié)果更加準(zhǔn)確。

2.4 方法的準(zhǔn)確度及精密度驗(yàn)證

為評(píng)價(jià)該方法的準(zhǔn)確性以及對(duì)樣品的適用性，對(duì)土壤國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW0401-GBW07405進(jìn)行了試驗(yàn)，見表4。

表4 As、Sb、Hg的準(zhǔn)確度及精密度試驗(yàn)

表4表明，測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合，且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 （RSD） 在12%以下，準(zhǔn)確度|△logC|≤0.05，滿足規(guī)范要求，表明該方法可以應(yīng)用土壤中砷、銻、汞的快速、準(zhǔn)確測(cè)定。

3 結(jié)論

本文通過濃王水冷浸樣品30min，再水浴10min，定容后即可于質(zhì)譜儀上測(cè)定，操作簡(jiǎn)單，快速準(zhǔn)確，極利于批量樣品的檢測(cè)。

通過驗(yàn)證，土壤中砷、銻、汞的的測(cè)定結(jié)果均與認(rèn)定值吻合，表明本方法準(zhǔn)確可靠，適用于一般土壤中砷、銻、汞的快速、準(zhǔn)確分析。