土壤顺序提取微量元素标准物质

Soil for Extractable Trace Elements

本标准物质为建立沉积物微量元素顺序提取形态分析量值溯源体系、建立相关测量方法与量值比对系统以及分析测试质量保证体系提供了计量基础，可用于生态环境地球化学调查中评价样品形态分析以及农业、环境和卫生等部门相关样品分析的量值比对、方法确认和质量监控。

一、样品制备

本标准物质首先经木锤敲碎至 50 目后，经无污染的 200AFG 流化床式气流粉碎机，利用冷却干燥的高压气流，除水分并细磨，混匀。标准物质基本情况见下表： 

 二、溯源性及定值方法

本标准物质分别按欧盟 BCR 法和Tessier 修正法两套顺序提取方案（见附录 1 和附录 2）定值， BCR 法顺序提取方案分 5 个形态：水溶态、弱酸提取态（离子交换态和碳酸盐结合态）、可还原态（铁锰氧化态）、可氧化态（有机结合态）和残渣态；Tessier 修正法顺序提取方案分 7 个形态：水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态（焦磷酸盐提取有机结合态）、铁锰氧化物结合态、强有机结合态(过氧化氢提取有机结合态)和残渣态。定值元素为：Cu、Pb、Zn、Mn、Co、Ni、Cd、Cr、Mo、As、Sb、Hg、Se 等 13 种元素，定值方法列于表 1。定值过程中通过使用满足计量学特性要求的测量方法和计量器具，保证标准物质量值的溯源性。

表 1. 土壤顺序提取微量元素标准物质定值方法一览表

备注：ICP-MS 表示电感耦合等离子体质谱法；

ICP-AES 表示电感耦合等离子体原子发射光谱法；

GFAAS  表示石墨炉原子吸收光谱法；

HG-AFS 表示氢化物原子荧光光谱法；

CV-AFS 表示冷蒸汽氢化物原子荧光光谱法。

二、特性值及不确定度

本标准物质 BCR 法定值结果见表 2，Tessier 修正法定值结果见表 3。定值数据按统计学方法处理，取各组测量结果的总平均值作为标准值，并在不确定度评定中考虑了测量重复性、均匀性、稳定性等影响因素。

表 2. 土壤顺序提取微量元素标准物质 BCR 法定值结果

备注：1. Cv——认定值；U——不确定度；N——数据组数；

2. 定值数据加( )的数值为参考值，元素符号前带“*”元素为参考值；
3. 所有元素的含量单位均为 mg/kg。

表 3. 土壤顺序提取微量元素标准物质 Tessier 修正法定值结果 

备注:：

1.Cv——认定值；U——不确定度；N——数据组数；

2.定值数据加( )的数值为参考值，元素符号前带“*”元素为参考值；

3.所有元素的含量单位均为 mg/kg。

四、均匀性检验及稳定性考察

本标准物质按照国家《一级标准物质》技术规范进行均匀性检验及稳定性考察。

每个标准物质随机抽取 15 瓶子样，每个子样做双份分析，每份取 1g，经过 BCR 法顺序提取后, 每步的提取溶液及最后残渣、总量采用电感耦合等离子体光谱（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测试，测试项目包括 Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、Pb、Zn 等 9 项。对所得的测试结果进行方差分析检验，结果表明该标准物质均匀性良好。

稳定性考察中不同时间的测量结果没有发现统计学意义上的误差，表明稳定性良好。另外，该标准物质经 1500 公里的长途汽车颠簸实验，标准物质没有分异现象。

该标准物质自定值日期起，有效期 3 年。研制单位将继续跟踪监测该标准物质的稳定性，有效期内如发现量值变化，将及时通知用户。

六、包装、储存及使用

本标准物质使用塑料瓶包装，内加衬盖，包装规格为 30 克/瓶；建议在 20℃以下干燥环境下密封保存；该标准物质最小取样量为 1g。

七、参加定值单位 

欧盟 BCR 三步顺序提取法简称 BCR 三部法，它是将自然和人为环境条件的变化归纳为弱酸提取态（离子交换态和碳酸盐结合态）、可还原态（铁锰氧化态）、可氧化态（有机结合态）三种类型， 同时将选择性提取剂由弱到强的作用充分应用，使窜相相应降到最低。 经过国际间几十个实验室的多次比对实验和改进，方法日益成熟和完善。本次标准物质在原 BCR 法流程的基础上，增加了水溶态和残渣态（在欧盟 BCR701  标准物质定的是参考值），增加的水溶态是单独取样，不破坏原 BCR法顺序提取的完整性。

本方法（简称三步法）流程如下：

1. 主要设备

1. 调速多用振荡器
2. 离心机 转速大于 5000 转/分钟
3. 电热恒温水浴锅
4. 电感耦合等离子体发射光谱仪
5. 电感耦合等离体质谱仪
6. 原子荧光光度计

配有特制的砷、锑、汞、硒高强度空心阴极灯

2. 实验试剂

1. 醋酸 c(HAC)=0.11mol/L，分析纯

在通风橱中向 1L 有刻度的聚丙烯瓶或者聚乙烯瓶中加入大约 0.5L 的蒸馏水，然后加入25+0.2ml 冰醋酸，用蒸馏水稀释到 1L 刻度。取配好的溶液 250ml（醋酸，0.43mol/L），用蒸馏水稀释到 1L，得到 0.11mol/L 的醋酸溶液。

2. 盐酸羟胺 c(NH2OH·HCl)=0.5 mol/L

将 34.75g 的盐酸羟胺溶解在 400ml 的蒸馏水中，转移溶液到 1L 的容量瓶中，用移液管加入 25ml 2  mol/L  HNO3（用一定浓度的溶液配制得到），然后用蒸馏水稀释到 1L。在提取的当天配制这种溶液。

3. 过氧化氢 c（H2O2）=300mg/g，（8.8 mol/L），优级纯使用市售过氧化氢，酸度在 pH2-3 条件下稳定。
4. 醋酸铵 c(NH4Ac)=1.0mol/L，分析纯将 77.08g 醋酸铵溶解于 800ml 蒸馏水中。用一定浓度的 HNO3 调整 pH 到 2.0±0.1，然后用蒸馏水稀释到 1L。
5. 其他试剂，优级纯

盐酸ρ(HCl)=1.18g/ml 盐酸 1+1(V+V)

硝酸ρ(HNO3)=1.41g/ml 硝酸 c(HNO3)=2mol/L

高氯酸ρ(HClO4)=1.66g/ml 氢氟酸ρ(HF)=1.15g/ml

稀王水（HCl+ HNO3+ H2O=3+1+2）

3. 说明
   1. 所有的实验器皿（包括离心管）应使用硼硅酸盐玻璃、聚丙烯或者聚四氟乙烯器皿。
   2. 与样品或试剂有关的容器应使用 4mol/L 的 HNO3 过夜浸泡，使用前用蒸馏水反复冲洗。
   3. 使用往复式自动振荡器振荡，要求室温 22±5℃，振荡速度为 180±20rpm（次/分），振荡振幅为 20mm。
4. 实验操作流程

Ⅰ. 第一步（弱酸提取态）

向盛有 1.000g 沉积物的 150-250ml 离心杯中加入 40ml 配好的醋酸溶液（边加提取剂便振荡），塞上瓶塞，在 22±5℃下振荡提取 16h。在离心机 3000g 情况下离心 20min，从固体滤渣中分离提取物，将上层液体倾析到聚乙烯容器中。塞上容器在分析前存储在 4℃的冰箱中。加入 20ml 的蒸馏水洗涤剩余物，用振荡器振荡 15 分钟，在 3000g 下离心 20 分钟。倒掉上层清液，留下固体剩余物。

Ⅱ. 第二步（可还原态）

向第一步得到的离心管中的剩余物中加入 40ml 新配好的盐酸羟胺溶液（边加提取剂边振荡）。用手振荡使再次悬浮，塞上塞子，在 22±5℃下振荡提取 16h。与第一步一样通过离心和倾析从固体剩余物中分离出提取物。象前面一样，将得到的提取物倒入带塞的聚乙烯容器中用于分析。向剩余物中加入 20ml 蒸馏水进行清洗，用振荡器振荡 15 分钟然后在 3000g 下离心 20 分钟。倒掉上层清夜， 留下固体剩余物。

Ⅲ. 第三步（可氧化态）

向离心管中的剩余物中缓慢加入 10ml 过氧化氢 （小心 加入，避免由于剧烈反应损失样品）。用盖子盖住，在室温下消化 1h，在消化过程中不断用手摇晃。继续在 85±2℃下消化 1h，前 0.5h 不断用手摇晃， 拔掉瓶塞，在水浴里面继续加热直至体积减少到少于 3ml。再加入 10ml 溶液过氧化氢后，在 85±2℃下再次加热消化 1h，前 0.5h 要不断用手摇晃， 拔掉瓶塞，在蒸气浴或其它的里面继续加热直至体积减少到大约 1ml。注意不要蒸干。向冷湿的剩余物中加入 50ml 醋酸铵溶液，在22±5℃下振荡提取 16h，边加提取剂边振荡，如第一步，通过离心和倾析从固态剩余物中分离提取物，塞上塞子，在分析前保存在冰箱中。

分取上述清液 20ml 留测 As、Hg、Sb 及 ICP-MS、ICP-OES 项目。

分取 25ml 清液于 50ml 烧杯中，加入 10ml HNO3，2ml HClO4，盖上表面皿，低温加热至盐类溶解，取下冷却，定容 25ml，摇匀。留测 Se 项目。

Ⅳ. 残渣态

向离心管中的沉淀中加入 20ml 超纯水，将沉淀振荡成悬浮状，用振荡器振荡 15 分钟 在 3000g 下离心 20 分钟。倒掉上层清液，留下固体剩余物， 在水浴锅中蒸干，将残渣彻底转移到器皿中， 残渣态样品经玛瑙研钵研磨后保存在干燥器中备用。

称取残渣态样品 0.1000g 至聚四氟乙烯坩锅中，水润湿，加入 HCl、HNO3、HClO4、HF 分别为3，2，1，5ml ，放于电热板上加热至 HClO4 白烟冒尽；再加入 1ml 1+1 HCl，加热至盐类溶解，取下冷却，水定容于 10ml，待测 ICP-MS、ICP-OES 项目。

称取残渣态样品 0.2000g 于 50ml 烧杯中，水润湿，加 20ml 王水，吹洗表面皿，电热板上加热蒸至 5ml 左右（勿干），取下冷却，吹洗表面皿，加 5ml  HCl，定容至 25ml，摇匀。用于 AFS 法测 As、Sb、Hg。

称取残渣态样品 0.2000g 于 50ml 烧杯中，水润湿，加 15ml HNO3、3ml HClO4，电热板上加热至冒 HClO4 浓白烟 2 分钟左右，取下，加 5ml HCl，于电热板上低温加热至微沸，取下冷却，定容25ml，摇匀。AFS 法测 Se。

Ⅴ. 水溶态

向盛有 1g 样品的离心管中加入 pH 值为 7.0±0.1 的超纯水 20ml 煮沸、冷却后，，摇匀，塞上塞子，在 22±5℃下振荡提取 16h（过夜）。在离心力为 4500g 的条件下离心 30 分钟，将上层液体倾析到聚乙烯瓶中。将聚乙烯瓶中的溶液通过 0.45μm 的滤膜，酸化后，在分析前存储在 4℃冰箱中。Ⅵ. 全量

全量分析步骤参见残渣态。

说明：全量是直接称取 0.1g 样品，用 HCl、HNO3、HClO4、HF 四种酸使之完全消解， 进行测定；加和含量是指各个分步的含量之和。理论上元素的各个分步含量加和应等于全量值。 

附件 2. Tessier顺序提取法（七步法） 

该法顺序提取水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态（焦磷酸盐提取有机结合态）、铁锰氧化物结合态、强有机结合态(过氧化氢提取有机结合态)和硅酸盐残留态。

该法流程如下：

1. 主要设备

1. 调速多用振荡器
2. 离心机 转速大于 5000 转/分钟
3. 电热恒温水浴锅
4. 电感耦合等离子体发射光谱仪
5. 电感耦合等离体质谱仪
6. 原子荧光光度计

配有特制的砷、锑、汞、硒高强度空心阴极灯

2. 实验试剂

1. 氯化镁 c(MgCl2·6H2O)=1.0mol/L pH=7.0±0.2（用稀 HCl 和稀 NaOH 调），分析纯

称取 508g MgCl2·6H2O 用蒸馏水定容于 2500ml 塑料桶中，用 10%的 NaOH（约 20 滴）调 pH=7.0

±0.2。

2. 醋酸钠 c(NaOAC·3H2O)= 1.0mol/L pH=5.0±0.2(用醋酸和稀 NaOH 调)，分析纯

称取 340g NaOAC·3H2O 用蒸馏水定容于 2500ml 塑料桶中，用 99%的醋酸（约 60ml）调 pH5.0

±0.2。

3. 焦磷酸钠 c(Na4P2O7·10H2O)=0.1 mol/L pH=10.0±0.2（用稀 HNO3 和稀 NaOH 调），分析纯  称取 111.5g Na4P2O7·10H2O 用蒸馏水定容于 2500ml 塑料桶中，用 1+1 的 HNO3(约 0.4ml)调

pH=10.0±0.2。

4. 盐酸羟胺-盐酸混合液 c(HONH3Cl)=0.25mol/L+ c(HCl)=0.25mol/L，分析纯

称取 43.4g 盐酸羟胺,取（1+1）HCl 104ml 用蒸馏水定容于 2500ml 塑料桶中。

5. 过氧化氢 c(H2O2)=30% pH=2.0±0.2(用稀 HNO3 和稀 NaOH 调）（1+1 HNO3 约 5 滴每 500ml)，优级纯
6. 醋酸胺-硝酸混合液 c(醋酸胺)=3.2mol/L+ c(HNO3)=3.2mol/L，分析纯

称取 616.6g 醋酸胺，取 500ml HNO3 用蒸馏水定容于 2500ml 塑料桶中。

7. 其它试剂，优级纯

盐酸ρ(HCl)=1.18g/ml 盐酸 1+1(V+V)

硝酸ρ(HNO3)=1.41g/ml 硝酸 c(HNO3)=2mol/L

高氯酸ρ(HClO4)=1.66g/ml 氢氟酸ρ(HF)=1.15g/ml

稀王水（HCl+ HNO3+ H2O=3+1+2）

3. 实验操作流程Ⅰ.水溶态

称取标准样品 2.500g 于 250ml 聚乙烯离心管中，准确加入 25ml 蒸馏水（煮沸，冷却，用稀 HCl 和稀 NaOH 调 pH 为 7）摇匀，盖上盖子。于温度 25±2℃下振速为 200 次/分的振荡器上振荡 2 小时。取下，除下盖子，在离心力 4000g 离心 20 分钟。将清液用 0.45μm 的滤膜过滤，待测。向残渣中加入约 100ml 蒸馏水后（搅棒搅匀，下同）于离心力 4000g 离心 10 分钟，弃去水相，留下残渣。

Ⅱ.离子交换态

向第一步残渣中准确加入 25ml 氯化镁溶液，摇匀，盖上盖子。于 25±2℃下振速为 200 次/分的振荡器上振荡 2 小时。取下，除去盖子，在离心力 4000g 离心 20 分钟。将清液用 2μm 滤膜过滤。分取 5ml 清液，酸化、稀释定容，摇匀后进行多元素测定。分取 10ml 清液，加 5ml 浓盐酸，用水稀释至 25ml，摇匀，用于 AFS 测定元素 As、Sb、Hg、Se。向残渣中加入约 100ml 蒸馏水洗沉淀后， 于离心力 4000g 离心 10 分钟，弃去水相，留下残渣。

Ⅲ. 碳酸盐结合态

向第二步残渣中准确加入 25ml 醋酸钠溶液，摇匀，盖上盖子。于 25±2℃下振速为 200 次/分的振荡器上振荡 5 小时。取下，除去盖子，在离心力 4000g 离心 20 分钟。将清液用 2μm 滤膜过滤。分取 5ml 清液，酸化、稀释定容，摇匀后进行多元素测定。分取 10ml 清液，加 5ml 浓盐酸，用水稀释至 25ml，摇匀，用于 AFS 测定元素 As、Sb、Hg、Se。向残渣中加入约 100ml 蒸馏水洗沉淀后， 于离心力 4000g 离心 10 分钟，弃去水相，留下残渣。

Ⅳ. 腐殖酸结合态

向第三步残渣中准确加入 50ml 焦磷酸钠溶液，摇匀，盖上盖子。于 25±2℃下振速为 200 次/ 分的振荡器上振荡 3 小时。取下，除去盖子，在离心力 4000g 离心 20 分钟。将清液用 2μm 滤膜过滤。向残渣中加入约 100ml 蒸馏水洗沉淀后，于离心力 4000g 离心 10 分钟，弃去水相，留下残渣。

1. 1. 分取 10ml 清液于预先盛有 10ml 优级纯浓硝酸的 50ml 烧杯中，加 1.5ml 浓高氯酸，盖上表面皿，于电热板加热至高氯酸白烟冒尽。取下，加入 1ml1＋1（V+V）HCl 或 HNO3，水洗表面皿，加热溶解盐类，取下，冷却，定容 10ml，摇匀，留测多元素项目。
   2. 分取 25ml 清液于预先盛有 10ml 优级纯浓 HNO3 的 50ml 烧杯中，加 2ml 浓高氯酸，盖上表面皿，于电热板上加热蒸至冒高氯酸白烟，如溶液成棕色，再补加 5ml 浓 HNO3，加热至冒高氯酸白烟，至溶液呈无色或浅黄色，取下，趁热加入 5ml 浓 HCl，水洗表面皿，低温加热溶解盐类，取下，冷却，准确定容 25ml，摇匀，留测 AFS 项目。

Ⅴ.铁锰氧化态

向第四步残渣中准确加入 50ml 盐酸羟胺溶液，摇匀，盖上盖子，于 25±2℃下振速为 200 次/ 分的振荡器上振荡 6 小时。取下，除去盖子，在离心力 4000g 离心 20 分钟。将清液用 2μm 滤膜滤入 50ml 比色管中，取 10ml 清液于 50ml 烧杯中加 1ml1＋1（V+V）HCl 或 HNO3，取下，冷却，定容 10ml，测多元素项目；分取 20ml 于 25ml 比色管中，加 5ml 浓盐酸，摇匀，测 AFS 项目。向残渣中加入约 100ml 蒸馏水洗沉淀后，于离心力 4000g 离心 10 分钟，弃去水相，重复一次，留下残渣。Ⅵ.强有机结合态

向第五步残渣中加入约 3ml0.02mol/L HNO3、5mlH2O2,摇匀。于 83±3℃的恒温水浴锅中保温 1.5h（期间每隔 10 分钟搅动一次）。取下，补加 3ml H2O2，继续在水浴锅中保温 1 小时 10 分钟（期间每隔 10 分钟搅动一次）。取出冷却至室温后，加入醋酸铵－硝酸溶液 2.5ml，并将样品稀释至约 25ml， 摇匀，于室温静置 10h 后，在离心力 4000g 离心 20 分钟。将清液用 2μm 滤膜过滤，水定容至 50ml， 摇匀。向残渣中加入约 40ml 蒸馏水洗沉淀后，于离心力 4000g 离心 10 分钟，弃去水相，重复一次， 留下残渣。

1. 分取 25ml 清液于 50ml 烧杯中，加 5ml 浓硝酸，1ml 浓高氯酸，盖上表面皿，于电热板上低温加热至近干，高温冒浓白烟近尽。取下，趁热加 5ml1＋1（V+V）HCl 或 HNO3，水洗表面皿，低温加热至盐类溶解，取下冷却，定容 25ml，摇匀。
2. 分取 5ml 溶液 a，留测多元素项目。
3. 于剩下的溶液 a 中加入 5ml 浓盐酸，留测 Se 元素。
4. 分取 20ml 清液，加入 5ml 浓盐酸，水定容，摇匀。留测 AFS(As、Hg、Sb)项目。Ⅶ. 残渣态

1. 将残渣风干，磨细、称重，算出校正系数 d。称取 0.1000g 样品于聚四氟乙烯坩锅中，水润湿，加盐酸、硝酸、高氯酸混合酸（V+V+V=1+1+1）5ML,浓氢氟酸 5ml，于电热板上加热蒸至高氯酸白烟冒尽。取下，趁热加 1ml 1+1 HCl 或 HNO3，冲洗坩锅壁，电热板上加热至盐类溶解，取下冷却，用水定容至 10ml，摇匀。留测多元素项目。