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固体标准物质绘制工作曲线在ICP–MS法测定土壤中重金属的应用

发布时间:2014-05-26 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1140

目前,环境土壤中Cu,Pb,Zn,Cd,Cr,Ni等重金属的仪器测定方法有很多种,其中运用等离子体质谱(ICP–MS)法的测定研究趋于成熟。ICP–MS法因检出限低、精密度高、线性范围宽、可进行快速多元素测定而备受青睐[1–2],但地质环境中不同样品中存在的主含量元素常对测定产生不同的基体效应,需要通过减小或消除基体干扰才能得到准确的测定结果。环境土壤样品经酸消解后,大量土壤矿物质元素钾、钠、钙、镁、铝、硅等都会同时被溶解进入待测试样溶液,从而影响到仪器测定待测微量元素的准确性,形成一定的基体干扰,且不同环境土壤基体亦不相同。有人用过标准加入法来消除基体干扰[3],但由于土壤样品的多样性,该法不适合进行多处大批量样品测定。
实际工作中,选择与待测土壤样品基体成分相近的固体国家标准物质来绘制工作曲线,基体干扰和系统误差得到一定的减小或消除[4],测定结果令人满意,同时该方法省时省料,适合批量样品的测定。为了说明该方法的可行性和有效性,笔者用固体标准物质绘制工作曲线法与传统的用标准溶液绘制工作曲线法进行对比,采用ICP–MS法测定土壤中Cu,Pb,Zn,Cd,Cr,Ni的数据予以论证[5]。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

等离子体质谱(ICP–MS)仪:XSeriesⅡ型,美国热电公司;液氩:99.999%;内标溶液:25ng/mL的Rh溶液;盐酸、氢氟酸、高氯酸:分析纯;硝酸:优级纯,Pb含量不大于0.1ng/mL,Cr含量不大于1ng/mL;铜、铅、锌、镉、铬、镍标准溶液均为1000μg/mL,国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院;国家固体标准物质:GBW07402(栗钙土)、GBW07403(黄棕壤)、GBW07406(黄色红壤)、GBW07407(砖红壤)、GBW07408(黄土)、GBW07423(洪泽湖积物)、GBW07424(松嫩平原)、GBW07427(华北平原)、GBW07428(四川盆地)、GBW07429(长江平原区)、GBW07430(珠江三角洲)、GBW07309(长江沉积物),地质矿产部地球物理地球化学勘查研究所;

实验用水为艾柯Exceed-Ab系列实验室专用超纯水机制备的超纯水(25℃时电阻率为18.25MΩ·cm)。

1.2仪器工作条件

功率:1400W;冷却气流量:13.9L/min;辅助气流量:0.96L/min;雾化器流量:0.81~0.9L/min;进样泵速:30r/min;进样冲洗时间15s;单个元素计分时间:10.0ms;扫描方式:跳峰模式;每种元素选择不同m/z的同位素实验,最终确定65Cu,208Pb,66Zn,52Cr,114Cd,60Ni作为分析同位素进行样品测定。

1.3实验方法

称取土壤样品0.1g(精确至0.0002g)于聚四氟乙烯坩埚中,加入3mL硝酸、3mL氢氟酸、

1mL高氯酸,置于250℃的控温电热板上加热,至高氯酸白烟冒尽。然后加入2.5mL王水,稍加热溶解盐类,取下冷却。将溶液转入塑料比色管中,用水稀释至20.0mL,摇匀,澄清。将溶液稀释至5倍体积,ICP–MS测定Cu,Pb,Zn,Cd,Cr,Ni含量。随同试料分析全过程做双份试剂空白。

2结果与讨论

2.1工作曲线绘制的比较

采用Cu,Pb,Zn,Cd,Cr,Ni标准溶液配制成浓度(X)为0.1,1.0,5.0,10,100ng/mL的系列标准溶液,按1.2仪器工作条件测定其信号(Y),绘制工作曲线,结果见表1。

依据固体标准物质和待测样品中各待测元的含量分布,选择固体标准物质GBW07402,GBW

07406,GBW07407,GBW07430,GBW07309绘制工作曲线,结果见表2。

表1、表2的结果显示,用固体标准物质绘制工作曲线与用标准溶液绘制工作曲线均具有良好的线性关系,符合样品测定的要求。

2.2样品测定结果比较

应用ICP–MS仪分别以标准溶液绘制工作曲线法和固体标准物质绘制工作曲线法测定7种土壤或沉积物样品中Cu,Pb,Zn,Cd,Cr,Ni的含量,测定结果见表3。

由表3结果可见,采用固体标准物质绘制工作曲线法的测定误差均在允许范围内,其中79%的分析数据的误差优于标准溶液绘制工作曲线法。从误差分布来看,标准溶液绘制工作曲线法测定不同样品的结果中Cu,Pb,Zn,Cr的误差均呈现负误差,而Cd,Ni除两种样品(四川盆地、长江平原区)中Ni的测定误差有正有负外均呈现正误差,标准溶液绘制工作曲线法存在较明显的系统误差;固体标准物质绘制工作曲线法测定不同样品的结果中,除Cr外测定误差有正有负,呈现一定的正态分布,表明其系统误差较小。

3结语

采用固体标准物质绘制工作曲线能基本消除ICP–MS测定环境土壤重金属过程中的基体干扰,同时消除了标准溶液绘制工作曲线法存在较大系统误差的弊端,大部分元素测定误差优于标准溶液绘制工作曲线法。Cr测定受试剂空白影响较大而存在一定的系统误差,可通过改良试剂加以减小或消除。固体标准物质保存期限较长,不易受到污染,使用便利,在实际操作中可以节省时间和成本,利于大批量样品测定。少数固体标准物质因主含量等多因素影响,会出现溶解不够完全或者测定误差,直接影响到工作曲线的可信程度和分析的准确,这时可以用其它多个标准物质进行反复验证和监控,以满足分析要求。

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