土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、S、P等元素检测方案(ICP-AES)

analytikjenaAn Endress+Hauser Company ApplicationInductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer ICP-OES测试土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、P和S 背景：土壤有害元素污染主要是指微量元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过 高。包括镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍 (Ni)、硫(S)、磷(P)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，过量有害元素可引起 动植物生理功能紊乱，通过食物链进入人体后，潜在危害极大。本文采用高分辨率ICP-OES测定土 壤中有害元素，检出限低，稳定性好，测试结果准确，可同时测量元素种类多，检测速度快，测定 效果满意。 摘要： 本文采用微波消解-ICP-OES 法测定土壤中 Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn、S、P元素，测试结果表明：标准曲线浓度低，线性范围从1或 10 或 50pg/L开始；线性范围宽，两个数量级，可满足各种含量土壤样品的测试； RSD 小于 1%，线性拟合系数R=0.9999~0.99999；可选谱线多，充分表征了 ICP-OES 的高分辨率，高灵敏度和高稳定性优势。本法与 AAS 法结果比对满意， ESS-4 土壤标准物质的测定值也符合标准定值，结果满意。 仪器：德国耶拿PQ9000高分辨率电感耦合等离子体发射光谱仪 试剂：硝酸为高纯，盐酸、氢氟酸、高氯酸为优级纯，水为一级，氩气为高纯。 Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、P、S单一一标准储备溶液：1000 mg/L， 市售。 国家环境土壤标准物质： ESS-4 (GSBZ50014-88)褐土。 校准曲线配置：：混合标准系列溶液浓度见表1所示 表1混合标准系列溶液浓度 元素 标准系列号及浓度：(mg/L) 1 2 3 4 5 6 Cd 0 0.0010 0.0030 0.0050 0.010 0.050 Cr Cu Ni Pb Zn 0 0.010 0.050 0.10 0.50 1.00 P S 0 0.050 0.10 0.50 1.00 5.00 硝酸(v/v) 5% 样品分解： 称取0.25g(精确至0.0001g)预先经105~110℃干燥 2h 的土壤样品于 PM60微波消解罐中。加入王水4.0mL、氢氟酸 4.0mL； 在 ESS-4 试样罐中再加入 1000ug/LCd 标准溶液 0.050mL。置微波消解仪中，在130、170、210℃各分解10、20、20min。同时做空白试验。 将消解冷却后的试液移入50 mL 聚四氟乙烯烧杯中，加入1.0mL高氯酸，置电炉上低温加热赶酸(微沸)，直至高氯酸白烟冒尽。取下冷却后加入5.0mL1+1硝酸和20mL水，再加热溶解盐类至试液清亮。冷却后转移定容于 50mL塑料容量瓶中。 仪器参数：仪器参数见表2所示 表2仪器参数 名称 参数 观测方式 轴向 功率 1200W 等离子体气流量 12 L/min 辅助气流量 0.5 L/min 雾化器流量 0.5 L/min 雾化器 玻璃同心雾化器， 1.0 mL/min 雾化室 玻璃旋流雾化室，50mL 中心管 石英，内径2 mm 进样泵速 1.0 L/min 背景扣除 静态一线性或非线性 积分时间 5s 测定次数 3 结果 1) 标准曲线图 Cd214.441nm标准曲线图 Cr427.480nm标准曲线图 analytikjena OK Cu 327.396nm标准曲线图 Ni 221.648nm标准曲线图 OK Pb 220.353nm标准曲线图 Zn 213.856nm标准曲线图 P213.618nm准准曲线图 p 178.224nm标准曲线图 5/7 德国耶拿分析仪器股份公司 E-mail： dr.sha@analytikjena.com.cn S 182.565nm标准曲线图 S 181.975nm标准曲线图 表3标准曲线汇总 元素及波长(nm) 观测方式 浓度范围(mg/L) 线性拟合系数R RSD(%) 线性方程 Cd 214.4410 轴向 1/3/5/10/50ppb 0.99998 ≤<2.34 l=1071.2c-78.0 Cr 427.4796 轴向 0.01/0.05/0.1/0.5/1 0.99995 ≤4.54 I=292563.7c-244.7 Cu 327.3960 轴向 0.01/0.05/0.1/0.5/1 0.999998 <2.16 l=177718.4c+29.4 Ni 221.6477 轴向 0.01/0.05/0.1/0.5/1 0.99993 ≤0.69 |=275621.5c+15.5 Pb 220.3534 轴向 0.01/0.05/0.1/0.5/1 0.99996 ≤4.77 I=39899.4c-110.8 Zn 213.8560 轴向 0.01/0.05/0.1/0.5/1 0.99991 ≤0.88 |=455431.8c-520.0 P 213.6182 轴向 0.05/0.1/0.5/1/5 0.99996 ≤2.13 l=7098.1c-98.4 P 178.2240 轴向 0.99993 ≤36.88 |=730.7c-10.1 S 182.5650 轴向 0.05/0.1/0.5/1/5 0.99992 ≤6.66 |=1395.8c+75.8 S 181.9750 轴向 0.99992 5.99 I=1383.2c+27.5 2)土壤分析结果 样品分析结果见表4。 表4土壤样品分析结果 样品 质量(g) 体积(mL) 元素 波长(nm) 含量(ug/g) 平均值(ug/g) AAS测定值(ug/g) 标准定值(ug/g) GP0338 0.2502 50 Cd 214.441 0.187 0.19 0.20 --- Cr 427.480 91.4 91.4 --- --- Cu 327.396 56.8 56.8 55.1 Ni 221.648 35.1 35.1 36.3 --- Pb 220.353 33.6 33.6 35.7 --- Zn 213.856 132 132 129 --- P 213.618 1.44×103 1.42×103 --- 178.224 1.41×103 S 182.565 553 554 --- 181.975 555 ESS-4 0.2682 50 Cd 214.441 0.087 0.087 0.080 0.083±0.008 Cr 427.480 74.3 74.3 -- 70.4±4.9 Cu 327.396 26.0 26.0 25.0 26.3±1.7 Ni 221.648 31.9 31.9 32.3 32.8±1.7 Pb 220.353 21.8 21.8 24.6 22.6±1.7 Zn 213.856 68.9 68.9 69.1 69.1±3.5 P 213.618 476 466 --- 492±50 178.224 456 S 182.565 66.9 66 --- 80±20 181.975 64.9 讨论 (1)从测试数据看，标准曲线的浓度低——从1或 10或 50pg/L开始，范围宽——-跨三个数量级，可满足各种土壤样品的测试， RSD 小——绝大多数≤1%，线性拟合好——R=0.9999~0.99999，可选谱线多，充分表征了 PQ9000 的高分辨率，高灵敏度和高稳定性。 (2)从测试结果看，本法与 AAS 法比对得较好， ESS--4土壤标准物质的测定值也符合标准定值，说明准确度无疑。 (3)Cd的标准曲线能够做到0、1、3、5、10、50pg/L，已达到石墨炉的水平，但比石墨炉的线性范围宽，可测定从0.0X~X~1X mg/kg 范围的各种土壤的Cd。其稳定性也已达到了石墨炉的水平，除 1ppb的 RSD 为2.34%外，其他均≤0.8%，线性拟合系数高达0.99998。对ESS-4，与标准定值相比，其加标回收率在97.8%~106.4之间。如同连续光源原子吸收能用火焰法测土壤中 Pb、Ni一样， ICP 法能测土壤中低含量 Cd，这是ICP 仪灵敏度的突破和飞跃。PQ9000 是目前市场上灵敏度最高、检出限最低的ICP，这源于它的高分辨率、尾焰消除好、轴向观测最佳、光室吹扫和稳定的等离子体。土壤 是成分 复杂的天然矿物，既然能测土壤中 Cd， 那就能测基体不太复杂、经多称样能富集的食品、药品和农产品等样品中的 Cd。与 GF-AAS 法相比， ICP 法耐盐能力强，抗基体影响能力强，分析速度快。 (4)值得注意的是土壤中 S、P的测定结果较好，说明PQ9000 远紫外区的检测能力较强。S、P是用其他方法不易测定的非金属元素之一。而一般 ICP 仪测 S、P的灵敏度又不高，且需要提前长时间吹扫光室。PQ9000 吹扫光室用氩气又到等离子体再用，因此既可持续吹扫，提高紫外区灵敏度，又不额外消耗氩气。还有测S、P一般不需要另外称样溶样，只是若样品中含有S2时，在加酸前进行简单的预处理，即先用溴水氧化，不使S²呈 H2S逃逸即可。 德仁 德国耶拿分析仪器股份公司E-mail： dr.sha@analytikjena.com.cn 背景 土壤有害元素污染主要是指微量元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高。包括镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)、硫（S）、磷（P）等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，过量有害元素可引起动植物生理功能紊乱，通过食物链进入人体后，潜在危害极大。本文采用高分辨率ICP-OES测定土壤中有害元素，检出限低，稳定性好，测试结果准确，可同时测量元素种类多，检测速度快，测定效果满意。仪器德国耶拿PQ9000高分辨率电感耦合等离子体发射光谱仪试剂：硝酸为高纯，盐酸、氢氟酸、高氯酸为优级纯，水为一级，氩气为高纯。Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、P、S单一标准储备溶液：1000 mg/L，市售。国家环境土壤标准物质：ESS-4（GSBZ50014-88）褐土。详细实验过程及测试结果请见附件