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隨著工業(yè)化進程和經(jīng)濟發(fā)展越來越快，過量的農(nóng)藥、化肥被使用，工業(yè)廢水的污染、大氣的污染、重金屬污染、固體垃圾污染等等因素導致農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)境問題越來越嚴重，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題日益突出，甚至爆出了震驚世人的湖南鎘大米事件，種種跡象表明土壤中的重金屬元素含量正在逐步得到各界工作者的重視。

關于土壤的現(xiàn)行標準共 645 項，其中關于各項關鍵物質(zhì)檢測的則有 273 項，涉及到的檢測手段有分光光度法、原子吸收法、X 射線熒光光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）等等。與其他檢測手段相比，ICP-OES 具有線性范圍寬、操作簡便、速度快、精密度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢因而備受科研工作者青睞。上述標準中，利用 ICP-OES 檢測土壤中元素總量的標準分別是《土壤和沉積物 11 種元素的測定堿熔-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》（HJ 974-2018）、《森林土壤銅、鋅、鐵、錳全量測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》（LY/T 3129-2019）。前者對土壤前處理的方式是堿熔，后者的前處理方式是酸溶。因為酸溶法消解土壤時加入氫氟酸并飛硅，導致硅元素的含量無法測定，且在不含氫氟酸的溶液中鈦元素不穩(wěn)定，因此需要使用堿熔法對土壤進行前處理，而后測定土壤中的硅、鈦等元素含量。

以《土壤和沉積物 11 種元素的測定堿熔-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》（HJ 974-2018） 為參考，本應用報告采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）對 4 種土壤質(zhì)控樣GBW07385（GSS-29）、GBW07401a（GSS-1a）、GBW07403a（GSS-3a）、GBW07406a（GSS-6a）中的硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵、錳、鋇、釩、鍶、鈦 11 種元素含量進行測定。

關鍵詞：土壤；ICP-OES；堿熔法；

儀器

表 1 電感耦合等離子發(fā)射光譜儀

表 2 電感耦合等離子發(fā)射光譜儀檢測參數(shù)

試劑及標準品

     試劑：優(yōu)級純硝酸，優(yōu)級純鹽酸，優(yōu)級純碳酸鈉，光譜純四硼酸鋰，光譜純偏硼酸鋰；

     純水：18.2 MΩ·cm 去離子水；

    標準溶液：Si、Ca、Mg、K、Fe、Al、Mn、Ba、V、Sr、Ti、Rh 單元素標準溶液，1000 μg/mL(國家有色金屬研究院)

樣品處理

     先在鉑金坩堝底部加入 0.5 g 碳酸鈉墊底，稱取 1.0 g 碳酸鈉、0.1 g 四硼酸鋰和 0.4 g 偏硼酸鋰，適當混勻制成熔劑，再依次加入約 2/3 的熔劑和 0.2 g(精確至 0.0001 g)土壤質(zhì)控樣， 最后放入剩余的熔劑，使其鋪在混合物表面。將鉑金堝置于馬弗爐中，升溫至 1000 ℃，保持30 min，停止加熱。約 5 min 后用坩堝鉗夾住鉑金坩堝直立于已盛有水的陶瓷托盤中淬火，待熔融物出現(xiàn)裂紋后，取出坩堝并向坩堝內(nèi)加水直至沒過熔融物，當熔融物與坩堝脫離后，將脫落的熔融物轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯消解杯中。取 8 mL 硝酸，32 mL 鹽酸配制成混酸，先用少許硝酸-鹽酸混合溶液多次淋洗坩堝壁上的沉淀，淋洗液移入燒杯中，再用水沖洗坩堝，最后將剩余的硝酸-鹽酸混合溶液加入聚四氟乙烯消解杯，使熔融物全部溶解，將燒杯中的溶液轉(zhuǎn)移至 500 mL 塑料容量瓶中，加入一定量的銠標準溶液，最后用水定容至標線，待測。

表 3 前處理不同階段樣品圖片

標準曲線

     用精密移液器分別量取硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵、錳、鋇、釩、鍶、鈦、銠各元素標準溶液，配制成相應混合中間液，并用混合中間液逐步稀釋得到不同濃度梯度的標準曲線溶液

標準曲線與檢出限

    在表 4 所示的濃度范圍內(nèi)，所有待測元素線性相關系數(shù)值均大于 0.99952。以空白試樣連續(xù)分析 11 次所得測定值的 3 倍標準偏差所對應的樣品濃度作為檢出限，各元素檢出限見表 5， 內(nèi)標 Rh 的分析譜線是 343.489nm。

表 5 測定元素分析線、線性相關系數(shù)及方法檢出限

注：“-”代表可以不使用內(nèi)標校正

精密度測試

    對土壤質(zhì)控樣GBW07385（GSS-29）的7 個平行樣分別測試，其結果精密度RSD≤ 2.58%

準確度測試

     利用上述方法分別對土壤質(zhì)控樣 GBW07385（GSS-29）、GBW07401a（GSS-1a）、GBW07403a（GSS-3a）、GBW07406a（GSS-6a）中 11 種元素含量進行測試，將硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵 5 種元素的含量用相應氧化物的含量表示，各含量如下表 6 所示，該方法可有效應用于土壤中硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵、錳、鋇、釩、鍶、鈦 11  種元素含量的測試。

表 6 準確度測試結果 (單位：mg/kg)

注：帶*的元素和數(shù)據(jù)含量單位為 10-2。

對土壤質(zhì)控樣  GBW07385（GSS-29）進行加標回收率測試，每個樣品按照元素含量選擇合適的濃度進行加標，每個樣品的加標回收率都在 91.6% ~ 108%之間。

結語

    本文采用堿熔法處理 4 種土壤質(zhì)控樣，并利用 ICP-OES 對土壤質(zhì)控樣的硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵、錳、鋇、釩、鍶、鈦 11 種元素含量進行測定。從實驗結果來看，各元素建立的標準曲線的線性系數(shù)均大于 0.99952，GBW07385（GSS-29）中待測元素的精密度測試 RSD%在0.248% ~ 2.58%范圍內(nèi)，且 GBW07385（GSS-29）中各待測元素加標回收率在 91.6% ~ 108%范圍內(nèi)，各元素方法檢出限范圍在 0.360 ~ 9.18 mg/kg，說明本方法對土壤質(zhì)控樣中元素含量測定時，分析結果精密度準確度良好，該方法可有效應用于土壤樣品中硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵、錳、鋇、釩、鍶、鈦 11 種元素含量的測定。

附錄

EXPEC 6000R 型 ICP-OES 配置清單

• 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)

  檢測儀器在線詢價