ICP光譜法測定土壤22種金屬元素的應(yīng)用方案

引言2022年2月16日，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于開展第三次全國土壤普查的通知》，決定自2022年起開展第三次全國土壤普查,利用四年時間全面查清農(nóng)用地土壤質(zhì)量家底。依據(jù)土壤三普的規(guī)定制定了符合檢測標準的應(yīng)用方案，為了推動土壤三普的進行上海美析公司做出了一系列的檢測應(yīng)用措施來服務(wù)檢測機構(gòu)，美析產(chǎn)品以過硬的技術(shù)條件和完善的技術(shù)方案滿足各領(lǐng)域的檢測。

方法依據(jù)HJ781-2016本標準規(guī)定了測定固體廢物及固體廢物浸出液中22種金屬元素的電感耦合等離子體發(fā)射光譜法。

本方案適用于固體廢物及固體廢物浸出液中銀(Ag)、鋁(AI)、鋇(Ba)、鈹(Be)、鈣(Ca)、鎘(Cd)、鈷(Co)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鉀(K)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鈉(Na)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、鍶(Sr)、鈦(Ti)、釩(V)、鋅(Zn)、鉈(Tl)、銻(Sb)等22種金屬元素的測定。

土壤樣品量為0.25 g，消解后定容體積為25.0 ml時，22 種金屬元素的方法檢出限為0.04 mg/kg ~8.9 mg/kg，測定下限為0.16 mg/kg ~35.6 mg/kg。固體廢物浸出液中22種金屬元素的方法檢出限為0.004 mg/L ~0.35 mg/L，測定下限為0.016 mg/L~1.40 mg/L。

原理固體廢物或固體廢物浸出液經(jīng)酸消解后，進入等離子體發(fā)射光譜儀的霧化器中被霧化,由氬載氣帶入等離子體火炬中，目標元素在等離子體火炬中被氣化、電離、激發(fā)并輻射出特征譜線。特征光譜的強度與試樣中待測元素的含量在--定范圍內(nèi)呈正比。

干擾和消除

光譜干擾

光譜干擾主要包括連續(xù)背景和譜線重疊干擾。校正光譜干擾常用的方法是背景扣除法(根據(jù)單元素試驗確定扣除背景的位置及方式)及干擾系數(shù)法。也可以在混合標準溶液中采用基體匹配的方法消除其影響。

當存在單元素干擾時，可按公式求得干擾系數(shù)。

式中: K₁一 干擾 系數(shù);

Q'一在分析元素波長位置測得的含量;

Q一分析元素的含量;

Q₁一干擾元素的含量。

通過配制一系列已知干擾元素含量的溶液，在分析元素波長的位置測定其Q'，根據(jù)公式求出K₁,然后進行人工扣除或計算機自動扣除。一般情況下，固體廢物及固體廢物浸出液樣品

中各元素含量濃度較低，光譜和基體元素間干擾可以忽略。當各元素含量濃度較高時，目標元素測定波長光譜干擾及相關(guān)干擾系數(shù)見附錄D。注意不同儀器測定的干擾系數(shù)會有區(qū)別。

非光譜干擾

非光譜干擾主要包括化學干擾、電離干擾、物理干擾以及去溶劑干擾等，在實際分析過

程中各類干擾很難截然分開。是否予以補償和校正，與樣品中干擾元素的濃度有關(guān)。此外，

物理干擾一般由樣品的粘滯程度及表面張力變化而致，尤其是當樣品中含有大量可溶鹽或樣

品酸度過高，都會對測定產(chǎn)生干擾。消除此類干擾的最常見的方法是稀釋法以及標準加入法。

試劑和材料

除非另有說明，分析時均使用符合國家標準的分析純試劑，實驗用水為新制備的去離子

濃硫酸: ρ (H2SO4) =1.84 g/ml， 優(yōu)級純。

濃硝酸: ρ (HNO3) =1.42 g/ml,優(yōu)級純。

濃鹽酸: ρ (HCl) =1.19 g/ml, 優(yōu)級純。

氫氟酸: ρ (HF) =1.49 g/ml，優(yōu)級純。

高氯酸: ρ (HClO4) =1.76 g/ml,優(yōu)級純。

過氧化氫: φ (H2O2) =30 %，優(yōu)級純。

硝酸溶液: 1+1 (v/v) ，用濃硝酸配制。

硝酸溶液: 1+99 (v/v) ，用濃硝酸配制。

鹽酸溶液: 1+1 (v/v) ，用濃鹽酸配制。

單元素標準貯備液: ρ= 1000 mg/L.

可用高純度的金屬( 純度大于99.99%)或金屬鹽類( 基準或高純試劑)配制成1000 mg/L

含1%硝酸(5.8) 的標準貯備液。也可購買市售有證標準溶液。

單元素標準使用液

分別移取單元素標準貯備液(5.10) 稀釋配制。稀釋時補加一定量的硝酸(1+1) ，使標

準使用液的硝酸含量為1%。

多元素混合標準溶液。

根據(jù)元素間相互干擾的情況和標準溶液的性質(zhì)分組制備，其濃度應(yīng)根據(jù)分析樣品及待測元素而定，標液的酸度盡量與待測試樣的酸度保持一-致，均為1%的硝酸。

標準溶液分組情況表

5.1

儀器和設(shè)備

美析ICP-6810電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。氬氣:純度不低于99.99%。

微波消解儀:具有程序溫控功能，最大功率范圍600 W~ 1500 W。

溫控電熱板:控制精度士2.5°C。

分析天平:精度士0.0001g

聚四氟乙烯坩堝: 50 ml、100ml

篩:非金屬篩，100 目。

樣品的采集制備

依據(jù)全國第三次土壤普查土壤樣品制備、保存、流轉(zhuǎn)和檢測技術(shù)規(guī)范采集與保存

土壤制備按照HJ/T20的相關(guān)規(guī)定進行樣品的制備。對于固態(tài)或可干化的半固態(tài)樣品，準確稱取10g(m，精確至0.01 g)樣品，自然風干或冷凍干燥，再次稱重(m2,精確至0.01 g)，

研磨，全部過100目篩備用。

土壤浸出液按照HJ557、HJ/T299、HJ/T300或GB5086.1的相關(guān)規(guī)定進行固體廢物浸出液的制備。浸出液如不能及時進行分析，應(yīng)加濃硝酸酸化(1 L浸出液加入10 ml硝酸 )，并盡快消解，不要超過24 h。

固態(tài)土壤微波消解法

稱取0.1 g~0.5 g( m3,精確至0.0001 g)土壤過篩樣品);直接稱取0.5 g (m3，精確至0.0001 g)樣品。置于微波消解罐中，用少量水潤濕后加入9ml濃硝酸、2ml濃鹽酸、3ml氫氟酸)及1ml過氧化氫、微波消解后的樣品需冷卻至少15分鐘后取出，用少量實驗用水將微波消解罐中全部內(nèi)容物轉(zhuǎn)移至50 ml聚四氟乙烯坩堝中，加入2ml高氯酸(5.5)，置于電熱板上加熱至160 C~180 °C，驅(qū)趕至白煙冒盡，且內(nèi)容物呈粘稠狀。取下坩堝稍冷，加入2 ml硝酸溶液 ，溫熱溶解殘渣。冷卻后轉(zhuǎn)移至25 ml容量瓶中，用適量硝酸溶液(5.8) 淋洗坩堝，將淋洗液全部轉(zhuǎn)移至25 ml容量瓶中，用硝酸溶液（1+99）定容至標線，混勻，待測。

土壤浸出液的微波消解法

量取固體廢物浸出液樣品25.0 ml至微波消解罐中，加入5 ml濃硝酸,按微波消解儀器說明裝好消解罐，按照表3的升溫程序進行消解。消解程序結(jié)束后，消解罐應(yīng)在微波消解儀內(nèi)冷卻至室溫取出。放至通風櫥內(nèi)小心打開消解罐蓋，用少量實驗用水將微波消解罐中全部內(nèi)容物轉(zhuǎn)移至100 ml聚四氟乙烯坩堝中，在電熱板上以180 °C 加熱消解1小時，取下坩堝稍冷。轉(zhuǎn)移至25 ml容量瓶中，用適量硝酸溶液(5.8)淋洗坩堝，將淋洗液全部轉(zhuǎn)移至25 ml容量瓶中，用硝酸溶液(5.8) 定容至標線，混勻，待測。

注5:樣品及加入酸的體積總和不應(yīng)超過消解罐體積的1/3。

儀器參考測量條件

高頻功率(kW)1.0~1.6

反射功率(W)<5

載氣流量(L/min)1.0~1.5

蠕動泵轉(zhuǎn)速(rpm)100~120

流速(ml/min)0.2-2.5

測定時間(s)1~20

校準曲線的繪制

依次配制一.系列待測元素的標準溶液，可根據(jù)實際樣品中待測元素濃度情況調(diào)整校準曲

線的濃度范圍。分別移取一定體積的多元素混合標準溶液 ，用硝酸溶液(-+99) 配制系列標準曲線。將標準溶液由低濃度到高濃度依次導(dǎo)入電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，按照儀器參考測量條件測量發(fā)射強度。以目標元素系列質(zhì)量濃度為橫坐標，發(fā)射強度值為縱坐標，建立目標元素的校準曲線。

各元素標準溶液參考濃度

土壤中金屬元素的含量o (mg/kg) 按公式計算:

式中:ω一 固體廢物中金屬元素的含量，mg/kg;

ρ一由校準曲線查得測定試樣中金屬元素的濃度，mg/L;

Po一空白試樣的測定濃度， mg/L;

V一消解后試樣的定容體積，ml;

m₁一固體廢物樣品的稱取量，g;

m2- -風干或冷 凍干燥后固體廢物樣品的重量，g;

m3一研磨過篩 后固體廢物樣品的稱取量，g。

固體廢物浸出液中金屬元素濃度ρ (mg/L) 按公式計算:

式中:ρ一固體廢物浸出液中金屬元素的濃度，mg/L;

ρ一由校準曲線查得測定試樣中金屬元素的濃度，mg/L;

Ρ₀一空白試樣的測定濃度，mg/L;

V一固體廢物浸出液的取樣體積，ml;

V一浸出液消解后試樣的定容體積，ml。

注意事項

實驗中使用的高氯酸、硝酸、過氧化氫具有強氧化性和腐蝕性，鹽酸、氫氟酸具有強揮發(fā)性和腐蝕性，操作時應(yīng)按規(guī)定要求佩戴防護用品，溶液配制及樣品預(yù)處理過程應(yīng)在通風櫥中進行操作。

實驗中使用的坩堝和玻璃容器均需用硝酸溶液(1+99)浸泡12h以上，用自來水和實驗用水依次沖洗干凈，置于干凈的環(huán)境中晾干。新使用或疑似受污染的容器，應(yīng)用熱鹽酸溶液(1+1)

浸泡(溫度高于80 C，低于沸騰溫度) 2 h以上，并用熱硝酸溶液(1+1) 浸泡2 h以上，用自來水和實驗用水依次沖洗干凈，置于干凈的環(huán)境中晾干。

消解時各種酸的用量可視消解情況酌情增減;電熱板溫度不宜太高，防止聚四氟乙烯坩堝變形;樣品消解時，需防止蒸干，以免待測元素損失。

儀器點火后，應(yīng)預(yù)熱30 min以上，以防波長漂移。

含量較低的元素，可適當增加樣品稱取量或減少定容體積，也可將消解液濃縮后測定。

主推儀器

ICP-6810全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀

產(chǎn)品說明、技術(shù)參數(shù)及配置

ICP-6810是用于測定不同物質(zhì)（可溶解于硝酸、鹽酸、氫氟酸等）中的微量、痕量元素含量的全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，廣泛應(yīng)用于環(huán)保、石油制品、稀土、半導(dǎo)體、地質(zhì)、冶金、化工、臨床醫(yī)藥、食品、生物樣品、刑事科學、農(nóng)業(yè)研究等各個領(lǐng)域。

關(guān)于我們

上海美析儀器公司簡介

上海美析儀器有限公司(以下簡稱美析)，是一家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)企業(yè)，美析的創(chuàng)業(yè)理念“科技——因你改變”，并以此為企業(yè)宗旨，不斷探究、果敢創(chuàng)新。特別是在分析測試儀器領(lǐng)域，不斷開發(fā)出先進的產(chǎn)品，使美析成為優(yōu)質(zhì)儀器資源的供應(yīng)者。

      美析主營光譜類儀器可見分光光度計、紫外可見分光光度計、原子吸收光譜儀、超微量分光光度計、原子熒光光度計、ICP電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、ICP電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，目前，我們的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于有機化學、無機化學、生物化學、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、石油、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。同時美析利用在產(chǎn)品機械結(jié)構(gòu)、光學設(shè)計、電氣應(yīng)用和軟件開發(fā)方面積累的豐富經(jīng)驗，結(jié)合市場的最新實際需求，近期將陸續(xù)推出一批全新的分析類儀器。

美析的總部及生產(chǎn)基地設(shè)在上海，營銷中心設(shè)在北京，并在江蘇、上海、山東三地建有研發(fā)基地。為充分利用各地的智力資源，美析與國內(nèi)外的部分科研單位也進行了深層次的科研合作，不斷將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。為更好的服務(wù)于廣大客戶，美析儀器國內(nèi)設(shè)有12家辦事機構(gòu)，度身定制符合您需求的應(yīng)用解決方案，提高產(chǎn)品的附加值。在不斷服務(wù)國內(nèi)用戶的同時，美析也與20多個國家的分銷機構(gòu)建立了深度的戰(zhàn)略合作關(guān)系。

（美析儀器不僅僅只是一家高新技術(shù)認證企業(yè)，更通過了CE認證、FCC認證、RoHS認證以及國內(nèi)多項資質(zhì)審查認證，并有著多項自行研發(fā)的光譜類專利版權(quán)等等）