ICP-OES同时测定土壤中多种重金属可给态的研究

杨旭鹏，朱英存，李林林

（苏州科技学院 环境科学与工程系，江苏 苏州 215011）

ICP-OES同时测定土壤中多种重金属可给态的研究

杨旭鹏，朱英存，李林林

（苏州科技学院 环境科学与工程系，江苏 苏州 215011）

研究了以HNO3-HCl为提取剂、电感耦合等离子发射光谱法（ICP-OES） 同时测定土壤中重金属As、Pb、Cr、Cu、Zn、Cd、N i共7种元素的可给态的方法。实验结果表明，土壤中重金属可给态经HNO3-HCl提取后完全分解，采用内标法可以提高测定的准确度和精密度，该方法加标回收率为90.9%～106.3%，精密度＜3%，具有较好的准确度和精密度，是一种快速、高效的分析方法。

重金属可给态；电感耦合等离子发射光谱；提取剂

近年来土壤重金属污染问题在环境保护领域受到越来越多的关注[1～3]。重金属对环境的影响不单单与其总量有关，与其在土壤中的存在形态有莫大的关系。可给态的重金属生物毒性最强，易在动植物中富集。因此准确快速地测定土壤中主要重金属可给态[4]的含量可为了解污染土壤的性质并为采取相应的治理措施提供科学的依据。目前，对土壤中可给态重金属的提取方法主要有单独提取法和逐级提取法。单独提取法中根据提取剂种类的不同，可以分为以下几种:酸提取、螯合剂提取、缓冲溶液提取、无缓冲盐溶液提取。逐级提取法主要有BCR法与Tessier法及两种方法的改良方法。单独提取法中的酸提取因其可操作性强，提取形态具有代表性而成为研究领域的热点，本文的主要研究内容就是酸提取。

电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES） 具有良好的检出限和分析精密度、基体干扰小，线性动态范围广、多元素同时测定等优势，近年来成为各行业领域中测定重金属的主要检测手段[5～6]。

本文对土壤样品中 As、Pb、Cr、Cu、Zn、Cd、Ni的可给态，采用酸提取进行前处理，ICP-OES法进行元素分析，通过标准样品的测定比较和实际土壤样品的加标回收率及精密度验证了方法的可行性和准确性。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

全谱直读电感耦合等离子体发射光谱720-ES（美国Varian公司）；HOTBLOCK（莱伯泰科公司）；纯水系统（美国MILLIPORE公司）。

100mg/L 的 As、 Pb、 Cr、 Cu、 Zn、 Cd、 Ni等多元素混合标准溶液（英国VHG公司）；盐酸（ψ=37%，分析纯，德国默克公司）、硝酸（ψ=37%，分析纯，德国默克公司）；加拿大金属可给态土壤标准物质（加拿大自然资源部）。

1.2 实验方法

1.2.1 标准溶液的配制

移 取 10 ml、 5 ml、 1 ml 的 As、 Pb、 Cr、Cu、Zn、Cd、Ni混合标准溶液于100 ml容量瓶中，用5%稀硝酸稀释至刻度，摇匀，配制成浓度为10mg/L、5mg/L、1mg/L的标准溶液。移取1 ml上述10mg/L标准溶液于100 ml容量瓶中，用5%稀硝酸稀释至刻度，配成浓度分别为0.1mg/L的标准溶液。

1.2.2 土壤试样分解方法

准确称取（1.000±0.005）g土壤样品于50ml聚丙烯管中，加入2 LHNO3，8mlHCl，再加入去离子水至30ml，加上表面皿，置于HOTBLOCK上，95℃恒温加热，当消解管内溶液少于15ml时，将其移出，冷却至室温，使用去离子水定容至50ml，混合均匀，静置过夜待测。

1.2.3 ICP-OES工作参数

观测方式:水平方向

RF功率:1.3 kW

等离子气流量:18 L/min

冷却气流量:1.5 L/min

泵速:15 r/min

雾化室压力:200 kPa

2 结果与讨论

2.1 无机酸的选择

为了保证样品中重金属的可给态溶解完全，又不会反应太过使晶格中的重金属溶解，本方法采用混合酸提取，另外考虑到酸的加入会使溶液黏度和元素激发状态改变，参考无机酸对ICPOES法造成的影响通常为H2SO4>H3PO4>HCl>HNO3[7]，所以本实验采用HNO3-HCl体系。通过大量实验证明，HNO3-HCl（1∶4） 消解液，利用HOTBLOCK并95℃恒温加热可以达到正确消解样品的目的。

2.2 仪器参数的优化

仪器参数的优化，主要是对RF功率和等离子气流量进行了优化。分析优化实验的数据发现，RF功率1.3 kW，等离子气流量18 L/min时，各元素的信背比数值最佳。

2.3 分析谱线的选择与背景扣除

根据检出限低、灵敏度高、共存元素谱线干扰少、光谱干扰程度低的原则选择分析线进行分析并进行背景扣除，见表1。

表1 待测元素的分析线及背景扣除 nm

2.4 内标法对测定的校正

以Eu为内标元素（20mg/L） 能有效克服基体效应、接口效应的影响，提高检测的准确度与精确度，结果见表2。在测定条件下连续测定样品的试剂空白11次，以其结果的3倍标准偏差为所对应的浓度值为各元素的检出限。

表2 内标法对检测结果的校正及检出限

2.5 方法的回收率及精密度

用该方法测定实际重金属污染土壤，加标回收实验结果见表3。

表3 加标回收率和精密度

2.6 标准土壤样品的测定

为了检查本方法对土壤样品测定的可靠性和准确度，按照上述前处理方法和仪器分析方法测定已知各元素可给态含量的加拿大土壤标准物质STSD-1，计算回收率，同时计算其测定值的标准偏差，以考察其测定结果的精密度，其回收率为93.5%～102.8%，方法准确度可靠，RSD<3%，结果见表4。

3 结论

本方法采用硝酸-盐酸 （1∶4，V/V） 混合体系加热（95℃） 提取，ICP-OES同时测定土壤中7种重金属的可给态，以加拿大重金属可给态标准土壤验证方法准确性，回收率达到93%～103%，精密度<3%；实际土壤样品的加标回收率达到90.9%～106.3%，说明该方法的准确度和精密度真实可靠，是一种高效、先进的测定土壤中可给态金属的方法。

表4 测定标准物质STSD-1结果

[1]张书海，沈跃文.污灌区重金属污染对土壤的危害[J].环境监测管理与技术，2000，12（ 2）:22-24.

[2]王凯荣.我国农田镉污染现状极其治理利用对策[J].农业环境保护，1997，16（ 6）:274-278.

[3]王莉，郭淑满.某灌区土壤中重金属镉污染调查[J].环境监测管理与技术，2006，18（ 2）:19-21.

[4]王新伟，何江，李朝生.黄河包头段沉积物中生物可给态重金属分布研究[J].环境科学研究，2002，15（ 1）:20-23，30.

[5]杨祥，金泽祥.电感耦合等离子体原子发射光谱的若干进展[J].岩矿测试，2000，19（ 1）:32-41.

[6]谢华林.ICP-AES法测定大气颗粒物中的金属元素[J].环境化学，2002，21（ 1） :103-104.

[7]祁彪，丁玲玲，崔杰华，等.微波消解-ICP-AES法同时测定蛹草虫中 8 种微量元素[J].食品科学，2009，30（ 24）:303-306.

Study on the Determination of Available Metals with Inductively Coup led Plasma Optical Emission Spectrometry

Yang Xupeng,Zhu Yingcun,Li Linlin
（School of Environmental Science and Engineering， Suzhou University of Science&Technology，Suzhou Jiangsu 215011， China）

The paper studied a method based on simultaneous determination of seven types of available metals(As,Pb,Cr,Cu,Zn,Cd,Ni)which were extracted with HNO3and HCl.The results showed available metals in the soil were extracted completely with mixed acid,internal standard method could improve the precision and accuracy of the analysis significantly.The recovery rates obtained by standard addition method were between 90.9%～106.3%,and RSD were lower than 3.0%likewise.It showed this was a fast and efficient method.

available metals； ICP-OES； extractingagent

X832

A

1008-813X（2012）01-0051-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.01.015

2011-11-28

杨旭鹏（1987-），男，江苏盐城人，苏州科技学院环境工程专业在读硕士研究生，主要研究环境监测。