一種同時(shí)測定土壤或沉積物中多種元素含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及元素含量的檢測技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國目前針對土壤或天然水體沉積物監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)主要是原國家環(huán)境保護(hù)總局頒 布的《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166-2004)、國家水利部頒布的《鉛、鎘、釩、磷等34種 元素的測定》(SL394-2007)和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合頒 布的《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378-2007)和《土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法》 (GB/T 22105-2008)。這些標(biāo)準(zhǔn)采用電熱板（大多數(shù)元素）或水?。ㄉ椋┫夥▽ν寥阑虺?積物樣品進(jìn)行前處理，這些方法操作復(fù)雜，取樣量大，耗費(fèi)時(shí)間和人力，對周邊環(huán)境污染大。 這些標(biāo)準(zhǔn)對不同元素含量的測定方法有不同的規(guī)定，如果要調(diào)查某一土壤或沉積物樣品中 砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷等多種元素的含量，需多次測定，操作繁雜，耗時(shí)耗力且干擾因素 多。近年來美國環(huán)保局（US-EPA)推薦使用微波消解法對土壤或沉積物進(jìn)行前處理，該法具 有消解快速、回收率高和對環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)。我國參考該法制定了《海洋沉積物與海洋 生物體中重金屬分析前處理微波消解法》（HY/T 132-2010)，但只適用于銅、鉛、鎘、鋅和鉻 這五種元素。在元素測定方法上，美國環(huán)保局（US-EPA)推薦使用電感耦合等離子體光譜儀 (ICP-0ES)或電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS)，這兩種儀器能夠一次性測定多種元素， 并且具有分析速度快、線性范圍寬和精確度高的優(yōu)勢，只是前者比后者的測定上限高，后者 比前者的檢出限低。為了與國際接軌，并且提高測定多種元素含量的效率和準(zhǔn)確度，本發(fā)明 將微波消解法和ICP-0ES/ICP-MS相結(jié)合，同時(shí)測定了土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳 和磷元素含量，并優(yōu)化操作步驟和條件參數(shù)，從而擴(kuò)展了消解方法的適用范圍并簡化了元 素測定操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有土壤或沉積物樣品消解步驟復(fù)雜、適用范圍窄以及元素測定方法繁 冗的問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：
[0004] (1)取待測土壤干燥樣品，研磨至全部能通過100目尼龍篩；
[0005] (2)準(zhǔn)確稱取0. 1000±0. 0010g研磨好的待測土壤干燥樣品，置于TFM聚四氟乙烯 微波消解罐中，加入一定比例的王水（優(yōu)級純濃硝酸和優(yōu)級純濃鹽酸的體積比為1 :3)和氫 氟酸（優(yōu)級純），靜置，同時(shí)以不加土樣的消解液做空白對照；
[0006] (3)設(shè)置微波消解程序的溫度和時(shí)間參數(shù)，對上述步驟⑵中的溶液進(jìn)行微波消 解，具體微波消解程序如下：
[0007]
[0008] (4)微波消解程序結(jié)束后，利用趕酸器將上述步驟（3)得到的消解液加熱蒸發(fā)至 盡干狀態(tài)，然后全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中進(jìn)行定容，再通過〇. 45 μ m的混合纖維濾膜進(jìn)行過濾；
[0009] (5)利用ICP-0ES對上述步驟（4)得到的澄清稀釋溶液中的砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和 磷含量進(jìn)行測定；
[0010] (6)利用ICP-MS對上述步驟（4)得到的澄清稀釋溶液中在上述步驟（5)中未達(dá)檢 出限的元素含量進(jìn)行再次測定。
[0011] 本發(fā)明的特點(diǎn)是：
[0012] 1、本發(fā)明方法有效縮短了消解時(shí)間和測定時(shí)間，簡化了取樣次數(shù)減少了取樣量， 節(jié)省土樣并改善工作環(huán)境；
[0013] 2、本發(fā)明方法只需進(jìn)行一次消解過程即可測定多種元素，節(jié)約取樣量，防止交叉 污染；
[0014] 3、本發(fā)明方法采用的TFM微波消解罐適用于微量土樣的測定，保證多次使用的結(jié) 果穩(wěn)定性和微量土樣測定的重現(xiàn)性；
[0015] 4、本發(fā)明方法采用的微波消解程序既適用于測砷這種具有揮發(fā)性的元素，也適用 于鉛、鎘這些難消解的元素，可以同時(shí)保證多種元素的回收率；
[0016] 5、本發(fā)明方法將ICP-0ES和ICP-MS相結(jié)合用于兀素含量測定，一次性即可測定不 同濃度范圍的各種元素含量，以避免重復(fù)進(jìn)行取樣、消解和稀釋操作，并降低人為誤差，減 少環(huán)境干擾，保證測定結(jié)果的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0017] 圖1為"同時(shí)測定土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量"流程圖，綜合結(jié) 果A和結(jié)果B即為各種元素含量的測定值。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 1. GSS-15 標(biāo)準(zhǔn)土樣（GBW07429,長江平原區(qū)）
[0019] 本實(shí)施例適用本發(fā)明方法對土壤樣品中金屬元素和磷元素的測定，具體測定步驟 如下：
[0020] (1)準(zhǔn)確稱取研磨好的待測土壤干燥樣品0. 1000±0. 0010g，置于10mL TFM聚四 氟乙烯微波消解罐中，加入6mL優(yōu)級純王水（濃硝酸和濃鹽酸的體積比為1 :3)和2mL優(yōu)級 純氫氟酸，靜置l〇min，同時(shí)以不加土樣的消解液做空白對照；
[0021] (2)設(shè)置微波消解程序的溫度和時(shí)間參數(shù)，對上述步驟（1)中的溶液進(jìn)行微波消 解，具體微波消解程序如下：
[0022]
[0023] (3)微波消解程序結(jié)束后，利用趕酸器將TFM微波消解罐中消解液加熱蒸發(fā)至盡 干狀態(tài)，將得到的土壤消解溶液全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中進(jìn)行定容，再通過〇. 45 μ m的混合纖 維濾膜進(jìn)行過濾；
[0024] (4)利用ICP-0ES對上述步驟（3)得到的澄清稀釋溶液中的錳和磷含量進(jìn)行測 定；
[0025] (5)利用ICP-MS對對上述步驟（3)得到的澄清稀釋溶液中的砷、鎘、鉛、釩和鋅含 量進(jìn)行測定；
[0026] (6)同時(shí)測定四個(gè)平行土樣，以計(jì)算回收率平均值和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0027] 測定結(jié)果如表1和表2 :
[0028] 表1 GSS-15標(biāo)準(zhǔn)土樣ICP-0ES測定結(jié)果統(tǒng)計(jì)
[0029]
[0030] 表2 GSS-15標(biāo)準(zhǔn)土樣ICP-MS測定結(jié)果統(tǒng)計(jì)
[0031]
[0032] 2. GSD_4a標(biāo)準(zhǔn)土樣（GBW07304a，安徽銅陵灰?guī)r和矽卡巖礦化區(qū)）
[0033] 本實(shí)施例適用本發(fā)明方法對自然水系沉積物樣品中金屬元素和磷元素的測定，具 體測定步驟如下：
[0034] (1)準(zhǔn)確稱取研磨好的待測土壤干燥樣品0. 1000±0. 0010g，置于10mL TFM聚四 氟乙烯微波消解罐中，加入6mL優(yōu)級純王水（濃硝酸和濃鹽酸的體積比為1 :3)和2mL優(yōu)級 純氫氟酸，靜置l〇min，同時(shí)以不加土樣的消解液做空白對照；
[0035] (2)設(shè)置微波消解程序的溫度和時(shí)間參數(shù)，對上述步驟（1)中的溶液進(jìn)行微波消 解，具體微波消解程序如下：
[0036]
[0037] (3)微波消解程序結(jié)束后，利用趕酸器將TFM微波消解罐中消解液加熱蒸發(fā)至盡 干狀態(tài)，將得到的土壤消解溶液全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中進(jìn)行定容，再通過〇. 45 μ m的混合纖 維濾膜進(jìn)行過濾；
[0038] (4)利用ICP-0ES對上述步驟（3)得到的澄清稀釋溶液中的鐵、錳和磷含量進(jìn)行測 定；
[0039] (5)利用ICP-MS對對上述步驟（3)得到的澄清稀釋溶液中的砷、鎘、鉻、銅、鎳、鉛、 釩、鋅含量進(jìn)行測定；
[0040] (6)同時(shí)測定四個(gè)平行土樣，以計(jì)算回收率平均值和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0041] 測定結(jié)果如表3和表4 :
[0042] 表3 GSD_4a標(biāo)準(zhǔn)土樣ICP-0ES測定結(jié)果統(tǒng)計(jì)
[0043]
[0044] 表4 GSD_4a標(biāo)準(zhǔn)土樣ICP-MS測定結(jié)果統(tǒng)計(jì)
[0045]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種同時(shí)測定土壤或沉積物中多種元素含量的方法，其特征在于以下步驟： (1) 取待測土壤干燥樣品，研磨至全部能通過100目尼龍篩； (2) 準(zhǔn)確稱取取研磨好的待測土壤干燥樣品0. 1000±0. 0010g，置于10mL TFM聚四氟 乙烯微波消解罐中，加入一定比例的王水（優(yōu)級純濃硝酸和優(yōu)級純濃鹽酸的體積比為1 :3) 和優(yōu)級純氫氟酸，靜置，同時(shí)以不加土樣的消解液做空白對照； (3) 設(shè)置微波消解程序的溫度和時(shí)間參數(shù)，對上述步驟（2)中的溶液進(jìn)行微波消解；(4) 微波消解程序結(jié)束后，利用趕酸器將上述步驟（3)得到的消解液加熱蒸發(fā)至盡干 狀態(tài)，然后全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中進(jìn)行定容，再通過〇. 45 μ m的混合纖維濾膜進(jìn)行過濾； (5) 利用ICP-0ES對上述步驟（4)得到的澄清稀釋溶液中的砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含 量進(jìn)行測定； (6) 利用ICP-MS對對上述步驟（4)得到的澄清稀釋溶液中在上述步驟（5)中未達(dá)檢出 限的元素含量進(jìn)行再次測定。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)測定土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量的方 法，其特征在于：進(jìn)行一次性微波消解前處理過程得到的消解溶液可以上機(jī)測多種元素。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)測定土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量的方 法，其特征在于：稱取待測土壤干燥樣品0. l〇〇〇±〇. 〇〇l〇g，稱樣量少，節(jié)省土樣。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)測定土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量的方 法，其特征在于：使用TFM聚四氟乙烯微波消解罐盛放強(qiáng)酸消解液進(jìn)行高溫消解，該材料的 微波消解罐耐酸腐蝕耐高溫，高溫高壓下形變性小、滲透性小、恢復(fù)性好、并具有很高的表 面光潔度，保證多次使用的結(jié)果穩(wěn)定性和微量土樣測定的重現(xiàn)性。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)測定土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量的方 法，其特征在于：加入王水和氫氟酸作為強(qiáng)酸消解液，以保證鉛和鎘這些難消解的金屬元素 消解完全，并保證測定結(jié)果的重現(xiàn)性。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)測定土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量的方 法，其特征在于：微波消解程序的第4步中設(shè)定溫度為190°C，設(shè)定保持時(shí)間為30min，一方 面保證鉛和錳這些難消解的金屬元素消解完全，另一方面又防止溫度過高對砷這種較易揮 發(fā)的類金屬元素的含量測定產(chǎn)生影響。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)測定土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量的方 法，其特征在于：微波消解程序結(jié)束后，利用趕酸器將TFM微波消解罐中消解液加熱蒸發(fā)至 盡干狀態(tài)，以防止過量強(qiáng)酸對ICP-MS測定的干擾。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)測定土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量的方 法，其特征在于：首先用ICP-0ES對砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量進(jìn)行測定，如果含量未達(dá) 到檢出限的元素用ICP-MS再次進(jìn)行測定，這樣一次性即可測定不同濃度范圍的各種元素 含量，以避免重復(fù)進(jìn)行取樣、消解和稀釋操作，并降低人為誤差，減少環(huán)境干擾，保證測定結(jié) 果的穩(wěn)定性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及元素含量的檢測技術(shù)，用于同時(shí)測定土壤或沉積物中砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷的含量。主要包括以下步驟：(1)準(zhǔn)確稱取0.1g研磨好的干燥土樣，置于TFM微波消解罐中，加入一定比例的王水和氫氟酸，靜置；(2)設(shè)置合適的微波消解程序，對步驟(1)中溶液進(jìn)行微波消解；(3)微波消解程序結(jié)束后，利用趕酸器將步驟(2)消解液加熱蒸發(fā)至盡干狀態(tài)，然后全部轉(zhuǎn)移，定容，過濾；(4)用ICP-OES對步驟(3)澄清液中的砷、鎘、鉛、釩、鋅、錳和磷含量進(jìn)行測定；(5)利用ICP-MS對步驟(3)澄清液中在步驟(4)中未達(dá)檢出限的元素含量進(jìn)行再次測定。本方法步驟簡單，簡化了操作，節(jié)省了土樣，并降低人為誤差，減少環(huán)境干擾，改善工作環(huán)境。
【IPC分類】G01N1/44, G01N21/73, G01N27/62, G01N1/28
【公開號】CN105606590
【申請?zhí)枴緾N201410680284
【發(fā)明人】單保慶, 狄貞珍, 張洪
【申請人】中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2014年11月24日