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土壤重金屬檢測儀方案
更新時間:2020-06-05   點擊次數(shù):1359次

土壤作為農業(yè)生產活動的主要載體和環(huán)境污染物的主要受體,其污染程度與人們的生活息息相關。通過研究水系的重要組成部分--沉積物,可以了解污染現(xiàn)狀,追溯該區(qū)域重金屬污染歷史,研究污染物的沉積及變化規(guī)律。隨著工業(yè)化的發(fā)展,土壤和水系沉積物中的重金屬污染,已經嚴重影響了生態(tài)平衡。因此,對土壤和水系沉積物中的重金屬監(jiān)測已成為環(huán)境監(jiān)測的重要手段之一。

本文參考生態(tài)環(huán)境部初稿《土壤和沉積物金屬元素總量 電感耦合等離子體質譜法》,采用不同比例的混合酸(9mL HNO3+3mL HCl+3mLHF+1.5mLHClO4)對土壤和水系沉積物標準物質進行消解,采用Rh、Re作內標,用ICP-MS進行測定,結果表明該方法能夠快速、準確地分析土壤和沉積物中的重金屬元素。

 

1. 儀器簡介

ICP-MS 2000B是天瑞自主研發(fā)的電感耦合等離子體質譜儀,該儀器具有靈敏度高、檢出限低、穩(wěn)定性好、線性范圍廣、質譜干擾小等特點,可用于環(huán)境監(jiān)測、食品安全、醫(yī)藥及生理分析、石油化工等眾多領域。

 

1ICP-MS2000B電感耦合等離子體質譜儀外觀圖

 

2. 測試原理 

土壤和沉積物樣品經消解后,試樣由載氣帶入霧化系統(tǒng)霧化,以氣溶膠形式進入高溫等離子體,充分蒸發(fā)、解離、原子化和電離,轉化成的帶電荷離子經離子傳輸系統(tǒng)進入質譜儀,根據(jù)離子的質荷比進行分離并定性、定量分析。

 

3. 實驗部分

3.1實驗所用設備及試劑

ICP-MS2000B(江蘇天瑞儀器股份有限公司)

微波消解儀(WX-8000,上海屹堯);

趕酸儀(上海屹堯);

實驗用超純水電阻率達18.25MΩ·cm(Merck Millipore);
65%硝酸,37%鹽酸(G.R,Scharlau);

氫fu suan及高氯酸(G.R,國藥集團);

元素標準溶液(10mg/L,Inorganic Ventures)。

3.2 樣品前處理

各稱取0.1g土壤及水系沉積物標樣(精確至0.0001g)至聚四氟乙烯微波消解罐中,加少量的超純水潤濕后,加入9mL硝酸和3mL鹽酸。預反應20分鐘后,加蓋擰緊消解罐,同時做樣品空白。按照表1的升溫程序進行消解,待消解完成后冷卻至室溫,加入3mL氫fu酸,在電熱板上200℃進行飛硅。反應約40min后,再加入1.5mL高氯酸,在趕酸儀上180℃進行趕酸處理,直至白煙,內溶物呈不流動狀態(tài),取下稍冷,用少量硝酸沖洗消解罐內壁,利用余溫溶解附在消解罐內壁的殘渣。用超純水清洗消解罐內壁至少三次,將消解液轉移至 100 mL 容量瓶中,選用銠、錸做內標,同時將樣品和樣品空白中分別加入10µg/L銠、錸混合內標,用超純水定容至刻線,搖勻以待分析。

1 . 微波消解升溫程序

升溫時間/min

消解溫度/℃

保持時間/min

5

120

3

3

160

3

3

180

25


3.3 標液配置

采用逐級稀釋的方式,配制介質為2%硝酸的多元素標準混合溶液于一系列100 mL 容量瓶中,選用銠、錸做內標,內標濃度為10µg/L,用超純水定容至刻度并搖勻。配制濃度如表2所示。

2.  各元素標準曲線濃度(µg/L

元 素

標液1

標液2

標液3

標液4

標液5

標液6

9Be、121Sb、238U

0.5

1.0

5.0

10.0

20.0

50.0

52Cr、59Co、60Ni、65Cu、208Pb

5.0

10.0

20.0

50.0

100

200

114Cd

0.1

0.5

1.0

2.0

5.0

10.0


備注:其中114Cd和208Pb采用干擾方程進行校正,114Cd=114Cd-0.027*118Sn;208Pb=206Pb+207Pb+208Pb。

 3.4 儀器參數(shù)

采用10μg/L Li 、Co、 In、 Ce、 U調諧液對儀器進行優(yōu)化,所得到的儀器參數(shù)如下:

RF電源功率:1300W                       等離子氣:13L/min

輔助氣流速:1.06 L/min                     載  氣:  1.2L/min

采樣深度:   20                           掃描方式: 跳 峰

3.5 實驗數(shù)據(jù)

待儀器穩(wěn)定后,對樣品空白溶液平行測定8次,計算8次測試結果的標準偏差SD,以3*SD/K(K為標準曲線斜率)對應的濃度為方法檢出限;同時對土壤及沉積物標樣進行三次平行測試,所得結果如表3。

3.  檢出限、標準物質測定值及精密度(n=3

元素

方法檢出限(ng/L)

GBW07407

(GSS-7)

精密度(%

GBW07312

(GSD-12)

精密度(%

標準值(mg/kg

測定值(mg/kg

標準值(mg/kg

測定值(mg/kg

9Be

8.9

2.8±0.6

2.92

4.42

8.2±0.7

8.28

1.44

52Cr

295.0

410±23

392.89

0.26

35±3

34.90

0.37

59Co

891.4

97±6

95.04

2.60

8.8±0.7

9.00

0.79

60Ni

40.3

276±15

287.76

0.25

12.8±1.3

12.48

0.42

65Cu

40.4

97±6

100.76

2.81

1230±33

1231.16

0.23

114Cd

7.8

0.08±0.02

0.070

8.32

4.0±0.3

4.23

0.36

121Sb

21.7

0.42±0.09

0.46

5.75

24±3

26.91

0.50

208Pb

25.1

14±3

12.31

1.87

285±1

275.33

0.49

238U

17.8

2.2±0.4

2.18

1.65

7.8±0.7

7.73

0.56

 

4. 結論

采用微波消解法,用ICP-MS 2000B測定了土壤和水系沉積物中Be、Cr、Co、Ni、Cu、Cd、Sb、Pb、U 9種重金屬元素,方法檢出限在7.8ng/L-891.4ng/L之間,測定值與證書標準值吻合,且重復性良好。實驗結果表明該方法檢出限低,測試結果準確,可以滿足土壤和水系沉積物多元素準確、快速分析的要求。

 

5.參考文獻

 [1] 梁淑軒、王欣、吳虹、孫漢文,微波消解/ICP-MS測定水系沉積物中9種重金屬元素[J];光譜學與光譜分析;201203期。

 [2] 環(huán)境保護部,HJ 832-2017 土壤和沉積物金屬元素總量,微波消解法,中國環(huán)境出版社,2017

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