全自动消解电感耦合等离子体质谱仪测定环境土壤中铍钡铊银

全自动消解电感耦合等离子体质谱仪测定环境土壤中铍钡铊银

潘倩妮1何雨珊2

（广西地质矿产测试研究中心广西南宁530006）

摘要：电感耦合等离子体质谱技术，能够快速地扫描质量，制备样品和进样都比较简单，并且周期比较短，提供的离子信息受干扰的程度也非常小，能够将多种元素一次进样测定，在分析和研究矿产、地质、食品以及大气重金属中，已经被广泛地应用。我国正在开展详查土壤污染的状况，对于大量实际样品和新增土壤点位，监测土壤重金属从业者将稳定且快速的钡、铍、银以及铊的定量方法进行开发，具有至关重要的现实意义。

关键词：电感耦合等离子体质谱仪；测定；环境土壤；铍钡铊银

前言：有效运用电感耦合等离子体质谱技术，对土壤中的重金属进行测定，利用酸消解体系HNO3-HF-HCLO4对土壤进行消解，运用内标元素对土壤基体的干扰进行校正，将编辑干扰校正方程和碰撞池技术有机地结合，共同校正质谱干扰，从而使准确测定钡、铍、银以及铊的目的得以有效地实现[1]。

一、实验部分

（一）仪器和试剂

采用电感耦合等离子体质谱仪NexION300D、全自动消解仪Vulcan72、电感耦合等离体发射光谱仪Optima8000、超纯水机Academic以及1/10000天平等仪器。

标准溶液：标准内标溶液有Rh、Li和Bi；标准的储备液有Ba、Be、Ag和Tl。

有效运用质量法将溶液逐级进行稀释和配制，Ba浓度为每毫升1000毫克、500毫克、250毫克、100毫克、50毫克、25毫克、0毫克；Be浓度为每毫升100毫克、50毫克、25毫克、10毫克、5毫克、1毫克、0毫克；Ag和Tl浓度为每毫升50毫克、25毫克、10毫克、5毫克、1毫克、0.5毫克、0毫克。内标溶液为每毫升5毫克，运用2%HNO3介质逐级进行稀释混合而成。

（二）设置全自动消解仪的程序

将干燥土壤的标准物质准确称取0.2克，装入消解罐当中，将HN03、HCLO4、HF、HN03依次加入[2]。主要是溶出和氧化土样。HCLO4用于对有机物进行分解，使三酸协同性得以强化；HF用于将土壤晶格破坏，并且不断地进行飞硅。人工将盖加上以后，为了使排风能够通畅，将风机打开。等到温度上升到200Co以后，保持90分钟，这些酸已经将罐内的土壤分解，大量白色酸雾会不断地产生，通过排风将其排出。将支架升起来，人工将消解罐的盖子移开，再次将HN03和HF加入，温度200Co的情况下加热120分钟，进一步地破坏和氧化土壤中比较难溶的物质，残存的HCLO4会运用高沸点赶出没有使用分解的HF，以免由于HF浓度太高，消解基体影响雾化器ICP-MS等部件。消解程序一共有8步，运行所用时间达4~5小时。若土壤非常难消解，可以再次重复消解第5步，消解土壤到黄色澄清[3]。

二、结果

（一）分析质谱的过程中，将合适同位素选择，能够将干扰有效地避开，从而使准确分析定量的目的得以实现。该次试验双电荷产率＜3%；氧化物控制产率＜3%；选择的测定同位素为107Ag、9Be和205Ll,138Ba同量异位素的干扰，运用校正方程校正。

利用酸消解体系HNO3-HF-HCLO4，在消解过程中将大量O+N+离子产生，容易将多原离子干扰形成，根据KED碰撞池技术模式，将高纯气作碰撞气，将消除的目的实现。

（二）基体效应和校正

土壤的样品为高盐基体，截取锥和超级截取锥以及采样锥部位都容易沉积高浓度盐，有漂移仪器信号和基体效应产生。运用每毫升5毫克的103Rh、7Li和209Bi内标溶液对基体效应进行校正，测试对象就是GSS-10土壤标准物质，103Rh内标校正138Ba和107Ag；Li内标校正9Be；209Bi内标校正TL，校正以后，无论是回收率，还是测定值都有显著地改善[4]。

按照HJ168-2010中的要求，平行测定土壤中钡、铍、银、铊等四种元素11次，同时进行加标回收试验，运用电感耦合等离子体的原子发射光谱法对比进行分析，测定铍、钡、铊、银四种元素的结果，见表1所示。

测定钡、铍、银、铊、四种元素的结果

三、讨论

运用全自动消解仪处理土壤样品，消解程序一共有8步，运行所用时间达4~5小时，既快速又稳定，消解也彻底，与详查土壤污染过程中，批量处理土壤样品比较适合。土壤如果很难消解，可以将消解第5步重复，一直到全解样品。

该方法将电感耦合等离子体质谱技术中的碰撞池技术有效地进行运用，使土壤基体中多原子的离子干扰得以消除，钡、铍、银和铊土壤基体干扰的内标校正为103Rh、7Li和209Bi，运用编辑干扰元素的校正方程对质谱干扰进行校正。R＞0.999为方法校准曲线；RSD为0.19%~2.0%；方法检出为每克0.005~0.5微克之间；100%~109.2%为加标回收率；-3.8~1.7%为相对误差；该方法采用标准样品GSS-10和GSS13进行验证，各元素标准值和测定值相吻合。

总结：

综上所述，通过实际测定土壤可以了解到，全自动消解电感耦合等离子体质谱仪测定的方法比较适应实际的样品，对于分析和研究日常监测土壤环境能够有效地满足。土壤中的钡、铍、银和铊四种金属元素的浓度在本底值附近，没有受到污染。

参考文献：

[1]张更宇,洪涛,薛健,周敬,王双龙,冯铁瑛.全自动消解-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中16种元素[J].化工环保,2018,38(02):242-247.

[2]刘静波,张更宇.全自动消解电感耦合等离子体质谱仪测定环境土壤中铍钡铊银[J].分析试验室,2018,37(02):207-211.

[3]杨雪.电感耦合等离子体质谱法测定土壤中的重金属元素探究[J].化工管理,2017(31):38-39.

[4]黄勤,凤海元,吴忠忠.电感耦合等离子体质谱法测定环境评价性土壤中铬铜镉铅[J].化学研究与应用,2017,29(09):1444-1448.