土壤中22种金属元素检测方案(ICP-AES)

TEL-400-616-4686 ICP光谱法测定土壤22种金属元素的应用方案 引言2022年2月16日，国务院印发《关于开展第三次全国土壤普查的通知》，决定自2022年开开展第三次全国土壤普查，利用四年时间全面查清农用地土壤质量家底。依据土壤三普的规定制定了符合检测标准的应用方案，为了推动土壤三普的进行上海美析公司做出了一系列的检测应用措施来服务检测机构，美析产品以过硬的技术条件和完善的技术方案满足各领域的检测。 方法依据 HJ781-2016本标准规定了测定固体废物及固体废物浸出液中22种金属元素的电感耦合等离子体发射光谱法。 本方案适用于固体废物及固体废物浸出液中银(Ag)、铝(AI)、钡(Ba)、铍(Be)、钙(Ca)、镉(Cd)、钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、铁(Fe)、钾(K)、镁(Mg)、锰(Mn)、钠(Na)、镍(Ni)、铅(Pb)、锶(Sr)、钛(Ti)、钒(V)、锌(Zn)、铊(TI)、锑(Sb)等22种金属元素的测定。 土壤样品量为0.25 g，，消解后定容体积为25.0ml时，22种金属元素的方法检出限为0.04 mg/kg ~8.9 mg/kg，测定下限为 0.16 mg/kg ~35.6 mg/kg。固体废物浸出液中22种金属元素的方法检出限为 0.004 mg/L~0.35 mg/L， 测定下限为 0.016 mg/L~1.40 mg/L。 原理固体废物或固体废物浸出液经酸消解后，进入等离子体发射光谱仪的雾化器中被雾化，由氩载气带入等离子体火炬中，目标元素在等离子体火炬中被气化、电离、激发并辐射出特征谱线。特征光谱的强度与试样中待测元素的含量在--定范围内呈正比。 干扰和消除 光谱干扰 光谱干扰主要包括连续背景和谱线重叠干扰。校正光谱干扰常用的方法是背景扣除法(根据单元素试验确定扣除背景的位置及方式)及干扰系数法。也可以在混合标准溶液中采用基体匹配的方法消除其影响。 当存在单元素干扰时，可按公式求得干扰系数。 式中：K1一干扰系数； Q'一在分析元素波长位置测得的含量； 上海美析仪器有限公司 Q一分析元素的含量； Q1一干扰元素的含量。 通过配制一系列已知干扰元素含量的溶液，在分析元素波长的位置测定其Q'，根据公式求出K1，后后进行人工扣除或计算机自动扣除。一般情况下，固体废物及固体废物浸出液样品中各元素含量浓度较低，光谱和基体元素间干扰可以忽略。当各元素含量浓度较高时，目标元素测定波长光谱干扰及相关干扰系数见附录 D。注意不同仪器测定的干扰系数会有区别。 非光谱干扰 非光谱干扰主要包括化学干扰、电离干扰、物理干扰以及去溶剂干扰等，在实际分析过程中各类干扰很难截然分开。是否予以补偿和校正，与样品中干扰元素的浓度有关。此外，物理干扰一般由样品的粘滞程度及表面张力变化而致，尤其是当样品中含有大量可溶盐或样品酸度过高，都会对测定产生干扰。消除此类干扰的最常见的方法是稀释法以及标准加入法。 试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂，l，实验用水为新制备的去离子浓硫酸： p(H2SO4)=1.84 g/ml， 优级纯。 浓硝酸： p(HN03)=1.42 g/ml，优级纯。 浓盐酸： p(HCI)=1.19 g/ml，优级纯。 氢氟酸： p(HF)=1.49g/ml，优级纯。 高氯酸： p(HCIO4)=1.76g/ml，优级纯。 过氧化氢：(H202)=30%，优级纯。 硝酸溶液：1+1(v/v)，用浓硝酸配制。 硝酸溶液：1+99(v/v)，用浓硝酸配制。 盐酸溶液：1+1(v/v)，用浓盐酸配制。 单元素标准贮备液： p=1000 mg/L. 可用高纯度的金属(纯度大于99.99%)或金属盐类(基准或高纯试剂)配制成 1000 mg/L含1%硝酸(5.8)的标准贮备液。也可购买市售有证标准溶液。 单元素标准使用液 分别移取单元素标准贮备液(5.10)稀释配制。稀释时补加一定量的硝酸(1+1)，使标准使用液的硝酸含量为1%。 多元素混合标准溶液。 上海美析仪器有限公司 根据元素间相互干扰的情况和标准溶液的性质分组制备，其浓度应根据分析样品及待测元素而定，标液的酸度尽量与待测试样的酸度保持一-致，均为1%的硝酸。 标准溶液分组情况表 分组 元素 1 Ag、Be 2 V、Ti 3 Al、Ba、Fe、Mn、Ca、Mg、K、Na 4 Sr、Sb 5 Co、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 6 Cd、Tl 5.1 仪器和设备 美析 ICP6810电感耦合等离子体发射光谱仪。氩气：纯度不低于99.99%。 微波消解仪：具有程序温控功能，最大功率范围600 W~1500 W。 温控电热板：控制精度士2.5℃。 分析天平：精度士 0.0001g 聚四氟乙烯乙埚：50 ml、100ml 筛：非金属筛，100目。 样品的采集制备 依据全国第三次土壤普查土壤样品制备、保存、流转和检测技术规范采集与保存土壤制备按照 HJ/T20的相关规定进行样品的制备。对于固态或可干化的半固态样品，准确称取10g(m， 精确至0.01g)样品，自然风干或冷冻干燥，再次称重(m2，精确至0.01g)，研磨，全部过100目筛备用。 土壤浸出液按照 HJ557、HJ/T299、HJ/T300 或 GB5086.1的相关规定进行固体废物浸出液的制备。浸出液如不能及时进行分析，应加浓硝酸酸化(1L浸出液加入10ml硝酸)，并尽快消解，不要超过24h。 固态土壤微波消解法 称取 0.1 g~0.5 g(m3，精确至 0.0001g)土壤过筛样品)；直接称取 0.5g(m3， 精确至0.0001g)样品。置于微波消解罐中，用少量水润湿后加入9ml 浓硝酸、2ml浓盐酸、3ml氢氟酸)及 1ml 过氧化氢、微波消解后的样品需冷却至少15分钟后取出，用少量实验用水将微波消解罐中全部内容物转移至50ml 聚四氟乙烯埚中，加入2ml高氯酸(5.5)，置于电热板上加热至160C~180℃，驱赶至白烟冒尽，且内容物呈粘稠状。取下甘埚稍冷，加入2ml硝酸溶液，温热溶解残渣。冷却后转移至25ml容量瓶中，用适量硝酸溶液(5.8)淋洗埚，将淋洗液全部转移至25ml容量瓶中，用硝酸溶液(1+99)定容至标线，混匀，待测。 土壤浸出液的微波消解法 量取固体废物浸出液样品25.0 ml 至微波消解罐中，加入5ml 浓硝酸，按微波消解仪器说明装好消解罐，按照表3的升温程序进行消解。消解程序结束后，消解罐应在微波消解仪内冷令至室温取出。放至通风橱内小心打开消解罐盖，用少量实验用水将微波消解罐中全部内容物转移至100 ml聚四氟乙烯i埚中，在电热板上以180℃加热消解1小时，取下埚稍冷。转移至25ml容量瓶中，用适量硝酸溶液(5.8)淋洗埚，将淋洗液全部转移至25ml容量瓶中，用硝酸溶液(5.8)定容至标线，混匀，待测。 注5：样品及加入酸的体积总和不应超过消解罐体积的1/3。 仪器参考测量条件 高频功率(kW)1.0~1.6 反射功率(W)<5 载气流量(L/min)1.0~1.5 蠕动泵转速(rpm)100~120 流速(ml/min)0.2-2.5 测定时间(s)1~20 校准曲线的绘制 依次配制一.系列待测元素的标准溶液，可根据实际样品中待测元素浓度情况调整校准曲线的浓度范围。分别移取一定体积的多元素混合标准溶液，用硝酸溶液(-+99)配制系列标准曲线。将标准溶液由低浓度到高浓度依次导入电感耦合等离子体发射光谱仪，按照仪器参考测量条件测量发射强度。以目标元素系列质量浓度为横坐标，发射强度值为纵坐标，建立目标元素的校准曲线。 各元素标准溶液参考浓度 元素 浓度1 浓度2 浓度3 浓度4 浓度5 浓度6 银(Ag)、铍(Be)、铊(TI)、镉(Cd) 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锶(Sr)、钛(Ti)、钒(V)、锌(Zn)、锑(Sb) 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 铝(AI)、钡(Ba)、铁(Fe)、锰(Mn)、钙(Ca)、镁(Mg)、钾(K)、钠(Na) 0.00 5.00 10.0 15.0 20.0 25.0 土壤中金属元素的含量o (mg/kg) 按公式计算： 式中：w一固体废物中金属元素的含量，mg/kg； p一由校准曲线查得测定试样中金属元素的浓度， mg/L； Po 一空白试样的测定浓度， mg/L； V一消解后试样的定容体积， ml； m1一固体废物样品的称取量， g； m2--风干或冷冻干燥后固体废物样品的重量，{g； m3一研磨过筛后固体废物样品的称取量，，gg. 固体废物浸出液中金属元素浓度p(mg/L)按公式计算： 式中：p一固体废物浸出液中金属元素的浓度，，lmg/L； p一由校准曲线查得测定试样中金属元素的浓度， mg/L； Po一空白试式的测定浓度， mg/L； V一固体废物浸出液的取样体积， ml； V一浸出液消解后试样的定容体积， ml。 注意事项 实验中使用的高氯酸、硝酸、过氧化氢具有强氧化性和腐蚀性，盐酸、氢氟酸具有强挥发性和腐蚀性，操作时应按规定要求佩戴防护用品，溶液配制及样品预处理过程应在通风橱中进行操作。 实验中使用的埚和玻璃容器均需用硝酸溶液(1+99)浸泡 12h以上，用自来水和实验用水依 次冲洗干净，置于干净的环境中晾干。新使用或疑似受污染的容器，应用热盐酸溶液(1+1)浸泡(温度高于80C，低于沸腾温度)2h以上，并用热硝酸溶液(1+1)浸泡2h以上，用自来水和实验用水依次冲洗干净，置于干净的环境中晾干。 消解时各种酸的用量可视消解情况酌情增减；电热板温度不宜太高，防止聚四氟乙烯埚变形；样品消解时，需防止蒸干，以免待测元素损失。 仪器点火后，应预热30 min 以上，以防波长漂移。 含量较低的元素，，可适当增加样品称取量或减少定容体积，也可将消解液浓缩后测定。 主推仪器 ICP-6810全谱直读电感耦合等离本体发射光谱仪(详细参数) 产品说明、技术参数及配置 ICP-6810 是用于测定不同物质(可溶解于硝酸、盐酸、氢氟酸等)中的微量、痕量元素含量的全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪，广泛应用于环保、石油制品、稀土、半导体、地质、冶金、化工、临床医药、食品、生物样品、刑事科学、农业研究等各个领域。 性能特点 性能稳定 仪器采用美析仪器自主研发的全固态射频电源，具有体积小、效率高、输出功率稳定、带有各种保护功能等诸多优点，负载采用全自动匹配技术，匹配速度快，提高了电源的使用效率 上海美析仪器有限公司 和仪器的稳定性，并使得整个点火过程简单方便。 进样自动化 采用四通道全自动设计，转速可根据测试需求设置调节流量，载气、等离子气、辅气均采用先进的质量流量控制器来控制，同时可以配备进口高盐雾化器、进口耐氢氟雾化器等，满足客户的各种测试需求。 精准分析 采用中阶梯光栅-棱镜交叉色散方式，无移动光学元件；超低杂散光设计配合独特的光学设计，氮气分布式吹，进口的光学元件，智能精确的自动波长校准算法。 高精探测器 采用大尺寸 CID 探测器，波长范围165-900nm 范围连续覆盖，.，一次曝光，全谱显示；非破坏性读取(NDRO)功能，改善了弱分析线的信噪比，提高了结果的准确性，并且数据采集与分析均优于 CCD； 极佳的线性动态范围和与生俱来的抗溢出功能确保任意强弱的谱线可在一次曝光内测量并进行分析，同时为方法选择理想波长提供了灵活性(可选第二、第三或更次灵敏线来排除干扰)o 超快的测试速度 各分析谱线可以在曝光时间内设置任意合适的积分时段来实现测量的最优化；可以一次曝光读出所有分析谱线的强度积分值加快分析速度；还可以指定谱线独立读出，读出时间不超过2ms。 强大的软件分析功能 软件操作方便、直观，具有定性、半定量、定量分析功能，具有仪器诊断优化功能，灵活的全谱研究功能，强大的离线再处理功能，具有科学智能的背景校正、去除干扰的算法功能，让测试变得更加专业与准确。 仪器技术参数 射频发生器技术指标 输入：220VAC，20A 输出：800~1500W 频率稳定性：：<0.05% 输出功率稳定性：<<0.1% 电磁场泄漏辐射强度：距机箱30cm 处电场强度E： <5V/m 上海美析仪器有限公司 进样装置技术指标 输出工作线圈：内径25mm、3匝 三同心石英炬管：外径20mm；根据中心通道大小有多种型号可选 高效进口雾化器：同心型雾化器，外径6mm；多型号可选，高盐、耐 HF等` 雾化室：双筒型雾化室，可以选配旋流式雾化室，外径57.2mm 蠕动泵：十二转子四通道，转速可根据需求流量设置调节(即根据进样速度设定，直观，准确) 总氩气消耗量：量气总消耗量小于 14L/min 氩气流量计和载气压力表规格：1.等离子气流量计(100~1000) L/h (1.6~16L/min)2.辅助气流量计(6~60) L/h (0.1~1L/min) 3.载气流量计(6~60) L/h (0.1~1L/min) 4.载气稳压阀(0.2MPa) 5.冷却水：水温20~25℃流量>5L/min 水压>0.1MPa 分光器技术指标 光栅：中阶梯光栅， 52.67 lp/mm， 64闪耀角，采用德国肖特公司热膨胀系数接近于零的Zerodur材料做基底，性能更出众 棱镜：超纯康宁紫外熔融石英，在170nm处内透过率99.6% 波长范围：165nm~900nm 焦距：430mm 数值孔径：F/8，超高的光通量保证仪器的检出限和灵敏度 分辨率：<0.0068nm@200nm 杂散光： 10000ppmCa 溶液在 As189.042nm 处的等效背景浓度<2ppm 光室：精密恒温，35±0.1℃ 分布式氮气吹扫，正常吹扫2L/min， 快速吹扫 4L/min 检测装置技术指标 检测器类型：电荷注入式检测器 (CID)靶面尺寸：27.6mmx27.6mm， 1024×1024寻址检测单元 读取方式：非破坏性读取(NDRO)，全幅读取((FF) 和任意读取积分(RAI) 线性动态范围：108 波长响应范围：165nm~1000nm 电子快门：单独设置各谱线的积分时间；可指定谱线独立读出，读出出间<2ms 量子效率：无任何镀膜，200nm紫外区可达35%以上 检测器冷却：高效三级半导体制冷，制冷温度-45℃ 仪器技术指标 观测方式：垂直观测 液体含量：0.01ppm~几千 ppm 固体含量：0.001%~70% 重复性： (即短期稳定度)相对标准偏差 RSD<1% 稳定性：相对标准偏差 RSD<1.5%@2小时 测试速度：单个谱线 CID 读出时间仅需2ms，一分钟内可实现所有元素的测量元素检出限(ug/L)：大部分元素1ppb~10ppb 关于我们 上海美析仪器公司简介 上海美析仪器有限公司(以下简称美析)，是一家具有自主知识产权的高新技术企业，美析的创业理念"科技——因你改变”，并以此为企业宗旨，不断探究、果敢创新。特别是在分析测试仪器领域，不断开发出先进的产品，使美析成为优质仪器资源的供应者。 美析主营光谱类仪器可见分光光度计、紫外可见分光光度计、原子吸收光谱仪、超微量分光光度计、原原荧光光度计、ICP电感耦合等离子体发射光谱仪、ICP 电感耦合等离子体质谱仪，目前，我们的产品已广泛应用于有机化学、无机化学、生物化学、医药、环保、冶金、石油、农业等领域。同时美析利用在产品机械结构、光学设计、电气应用和软件开发方面积累的丰富经验，结合市场的最新实际需求，近期将陆续推出一批全新的分析类仪器。美析的总部及生产基地设在上海，营销中心设在北京，并在江苏、上海、山东三地建有研发基地。为充分利用各地的智力资源，美析与国内外的部分科研单位也进行了深层次的科研合作，不断将科研成果转化为生产力。为更好的服务于广大客户，美析仪器国内设有12家办事机构，度身定制符合您需求的应用解决方案，提高产品的附加值。在不断服务国内用户的同时，美析也与20多个国家的分销机构建立了深度的战略合作关系。 (美析仪器不仅仅只是一家高新技术认证企业，更通过了 CE 认证、FCC 认证、RoHS 认证以及国内多项资质审查认证，并有着多项自行研发的光谱类专利版权等等) 上海美析仪器有限公司 固体废物或固体废物浸出液经酸消解后，进入等离子体发射光谱仪的雾化器中被雾化,由氩载气带入等离子体火炬中，目标元素在等离子体火炬中被气化、电离、激发并辐射出特征谱线。特征光谱的强度与试样中待测元素的含量在--定范围内呈正比。