ICP-MS法測定合成材料面層運動場 地中可溶性重金屬含量

謝金城 (廣州廣電計量檢測股份有限公司，廣東 廣州 510656)

0 引言

2014年開始，全國多地校園相繼出現(xiàn)“有毒跑道、有毒操場”的現(xiàn)象，造成學生起紅疹、咳嗽、惡心、頭暈、流鼻血、嘔吐等癥狀。而造成“毒跑道”主要原因是廠家為追求利潤，使用劣質(zhì)原料鋪制成的跑道[1]。劣質(zhì)原料中含有危害人們健康的有害物質(zhì)，重金屬是其中重要的一個危害來源。當重金屬被吸收進入人體內(nèi)時，會在人體某些器官中逐漸積累，使人體器官功能失調(diào)、破壞人體血液及神經(jīng)系統(tǒng)。國家頒布的“運動場地”相關標準中對于可溶性重金屬項目[2-4]，推薦使用的測試方法為電感耦合等離子體發(fā)射光譜法或原子吸收光譜法[5-9]。由于原子吸收光譜法測試過程相對繁瑣，需逐個元素單獨測試，而電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測試限量為2 mg/kg的汞元素，其檢出限較難滿足要求。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法是一種檢出限低、精密度高、準確性好、干擾少且適用于同時測定多種元素的方法。本方法參考相關文獻[10-13]，建立了電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定合成材料面層運動場地中可溶性重金屬鉛、鎘、鉻和汞的含量。

1 實驗部分

1.1 儀器

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）（美國Agilent公司，型號：7900）；恒溫磁力攪拌水浴鍋（上海越寅智能儀器科技有限公司，型號：SHJ-6D）；分析天平（瑞士METTLER公司，型號：ME204E）；研磨機（德國IKA公司，型號：A11 ）；pH計（上海雷磁公司，型號：SJ-4F）。

1.2 試劑與材料

14目及20目標準檢驗篩（紹興市上虞華豐五金儀器有限公司）；1 000 mg/L的鉛、鎘、鉻和汞標準溶液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；1 μg/L的調(diào)諧液（美國Agilent公司）；鹽酸（分析純，廣州化學試劑廠），0.45 μm濾膜（上海紫一試劑）。

1.3 儀器工作條件

使用1 μg/L的安捷倫調(diào)諧液優(yōu)化參數(shù)，使儀器的靈敏度、質(zhì)量軸、雙電荷、氧化物性能指標都處于較佳的工作狀態(tài)，采用去除多原子、離子干擾的氦氣碰撞反應模式，使用外標法定量分析。優(yōu)化后的工作條件為：5 mL/min碰撞反應氣（氦氣）、1.0 L/min霧化氣（氬氣）、1.0 L/min輔助氣（氬氣）、15 L/min等離子體（氬氣），蠕動泵轉速為0.10 rps，RF功率為1 550 W，霧化室溫度為2 ℃，重復測定3次。

1.4 實驗方法

稱取粉碎、過篩（選取粒徑在14目～20目之間的細小顆粒）后的樣品0.5 g（精確至0.1 mg），加入25 mL濃度為0.07 mol/L的鹽酸溶液混合，攪拌1 min，用pH計測其酸度，如pH＞1.5，使用濃度為2 mol/L的鹽酸溶液，調(diào)節(jié)溶液pH在1.0～1.5之間。在室溫下連續(xù)攪拌混合液1 h，然后靜置1 h，立刻用0.45 μm濾膜過濾，過濾后的樣品溶液使用ICPMS進行測試。

2 結果數(shù)據(jù)處理與分析討論

2.1 待測元素質(zhì)量數(shù)的選用

考慮待測元素的靈敏度和同位素干擾情況，選用的元素質(zhì)量數(shù)如表1所示。

2.2 標準曲線的濃度、線性方程和相關系數(shù)

分別移取1 000 mg/L的標準溶液，用0.07 mol/L鹽酸溶液逐級稀釋，配制系列濃度混合標準曲線溶液，在優(yōu)化后的儀器工作條件下，以待測元素濃度為橫坐標X，信號值為縱坐標Y，繪制標準工作曲線。各元素的標準曲線濃度、線性方程及相關系數(shù)如表2所示。

表2 標準曲線的元素濃度、線性方程、相關系數(shù)

2.3 方法的加標回收率和精密度

依照試驗方法，在優(yōu)化的儀器工作條件下，測定標準曲線低、中、高三個濃度點的樣品加標試驗各7次，以7次加標試驗結果的相對標準偏差（RSD）表示精密度，分別考察其回收率和精密度。試驗結果如表3所示。

表3 待測元素的加標回收率和精密度(n=7)

2.4 方法的檢出限和定量限

依照試驗方法，在優(yōu)化的儀器工作條件下，測定11次最終加標濃度為曲線最低點濃度的空白樣品加標溶液，計算其標準偏差，待測元素的檢出限為3倍標準偏差對應的濃度，定量限為10倍標準偏差對應的濃度，試驗結果如表4所示。

表4 元素的檢出限和定量限

3 結語

文章建立了電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法同時測定合成材料面層運動場地中可溶性重金屬鉛、鎘、鉻和汞含量的分析方法。本方法各元素的線性相關系數(shù)均大于0.999 5，檢出限在0.138～0.437 μg/L之間，加標回收率為92.5%～104.9%之間，精密度在0.4%～6.5%之間?？梢詽M足靈敏、準確、高效測定合成材料面層運動場地中可溶性重金屬鉛、鎘、鉻和汞含量的需要。