土壤中无机污染物的测试ICP-OES法

ICPmslingong

2021/03/15

私聊

ICP光谱

随着现代工业的发展，工业上废气废水废渣的排放，导致土壤中重金属含量严重超标，重金属污染已经成为我国土壤主要污染类型，土壤中的铜锌铅镉铬镍钴锰等重金属的复合污染，不仅影响到农业生产，甚至影响到人类的身体健康。

本文依照HJ 781-2016 检测标准，采用钢研纳克 Plasma 2000 型全谱电感耦合等离子体光谱仪，建立起对土壤中Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb 等元素的检测分析方法。

表 1 Plasma 2000 性能指标

指标名称	性能指标
输出功率	800-1600W
波长范围	165-900nm
检出限	ppb 量级

1 实验仪器及试剂

（1）全谱直读等离子体发射光谱仪；

（2）微波消解仪；

（3）电子分析天平

（4）浓硝酸 (优级纯)；浓盐酸(优级纯 )；氢氟酸 (分析纯 )；高氯酸(分析纯 )；双氧水 (分析纯)；

（5）Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb 等多元素混合标液100mg/L,Y内标液1000mg/L;

（6）实验用水(18．2MΩ·cm)；

2 样品前处理

称取 0.25g 土壤标准物质，放置于微波消解罐中，加硝酸7mL、氢氟酸2mL、双氧水1mL,后进行微波消解。冷却后取下，转移至聚四氟乙烯烧杯中，加入高氯酸冒烟至胶状尽干，冷却后加入2mL硝酸，回溶样品，转移至容量瓶，加入内标，定容至 25mL。

3 分析结果

表 2 分析谱线、检出限及 R2

元素	分析谱线（nm）	检出限 (μg/g)	R2	GB15618-1995 一级限量	元素	分析谱线（nm）	检出限 (μg/g)	R2	GB15618-1995 一级限量
Be	313.107	0.009	0.9999	--	Ni	231.604	1.6	1.0000	40
Co	230.786	0.81	0.9999	--	Pb	220.353	5.15	1.0000	35
Cr	267.716	0.36	1.0000	90	Sb	206.833	8.25	0.9998	--
Cu	327.396	1.30	1.0000	35	V	292.464	0.83	0.9999	--
Mn	257.610	0.061	0.9999	--	Zn	202.548	0.53	0.9999	100

表 3 土壤标准物质中元素测试结果(μg/g)

标样	GBW07404（GSS-4）				GBW07405（GSS-5）
元素	认定值	测定值	SD（n=11）	RSD （n=11）	认定值	测定值	SD（n=11）	RSD （n=11）
Be	1.85±0.34	1.54	0.02	3.88	2.0±0.4	1.68	0.009	0.44
Co	22±2	20.29	1.02	3.75	12±2	10.08	0.37	2.40
Cr	370±16	367.81	14.67	3.59	118±7	112.59	0.44	0.37
Cu	40±3	43.53	2.40	4.82	144±6	141.39	1.03	0.67
Mn	1420±75	1419.00	40.41	2.81	1360±71	1334.46	13.81	1.06
Ni	64±5	64.81	2.23	3.31	40±4	39.68	0.58	1.80
Sb	6.3±1.1	--	--	--	35±5	34.43	6.27	17.17
Pb	58±5	61.08	5.07	6.47	552±29	536.34	3.80	0.63
V	247±14	248.06	10.32	3.74	166±9	156.75	0.62	0.37
Zn	210±13	208.15	8.08	3.42	494±25	477.12	2.15	0.42

4 结论

依照HJ 781-2016 检测标准，采用钢研纳克 Plasma 2000 型全谱电感耦合等离子体光谱仪测定土壤标准样品中 Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb 十种无机污染物元素含量。方法满足标准中对应元素的检测范围，检出限远低于GB 15618-1995 土壤环境质量标准中规定的限量要求。具有多元素同时分析、分析速度快等优点，检测结果与标准值相符。检测设备和方法满足环保部《全国土壤污染状况详查实验室筛选技术规定》的要求。

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tang566

第1楼2021/03/15

应助达人

加入高氯酸冒烟至胶状尽干
请问，这个过程怎么防止样品损失？

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timstoicpms

第2楼2021/03/16

用 ICP-MS 测这些元素（Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb）简简单单，非得费劲用 ICP-OES 干啥？

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skytoboo

第3楼2021/03/16

应助达人

土壤Mn,Fe,AL，K，NA,Ca,OES测不用稀释，或者稀释十倍即可（2-100PPM），同时也可以顺带Cr、V，Co、Ni、Cu、Zn（0.1-1PPM）。

Be OES测虽然含量低，但是响应很高，效果可能会比MS好一些，BE质量数太小，MS我感觉不太好搞，不知道是不是水平不行，BE做的效果没有OES好

Sb、Pb OES确实没有MS好。

各有优劣吧，看样品量，样品少MS好，样品多OES优势就出来了，OES手动进样，一样样品45S（24S左右可以进到矩管，20S稳定）就可以全图谱直读了， 60个样品也全扫就一个小时差不多。

做研究的化MS有优势，毕竟准确性好一些，OES还有点光谱干扰，生产性的话OES分析速度，简便性会好一些。

原题楼主PB检出限5.15，可能显得太高了，还有SB，这两个元素做GSS说句实话做不准，做加标可以，做准太难了，因为这两个元素响应相对于来说还是比较低的。SB我就没做准过，用OES测不抱希望，PB0.25g定容50，一般的PB浓度就是0.1~0.3mg/L左右，用OES测数据只能参考，不太会用这个数据
timstoICPMS(timstoICPMS) 发表:用 ICP-MS 测这些元素（Be、Cr、V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Sb、Pb）简简单单，非得费劲用 ICP-OES 干啥？

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timstoicpms

第4楼2021/03/17

土壤Mn,Fe,AL，K，NA,Ca,OES测不用稀释，或者稀释十倍即可（2-100PPM），同时也可以顺带Cr、V，Co、Ni、Cu、Zn（0.1-1PPM）。

—— 称取 0.25g 土壤标准物质，放置于微波消解罐中，加硝酸7mL、氢氟酸2mL、双氧水1mL,后进行微波消解。冷却后取下，转移至聚四氟乙烯烧杯中，加入高氯酸冒烟至胶状尽干，冷却后加入2mL硝酸，回溶样品，转移至容量瓶，加入内标，定容至 25mL。

你所谓的不用稀释，是基于 0.25g土壤消解定容到 25ml 吧？实际稀释倍数是100倍

对于石英同心雾化器而言，上机溶液 1wt%盐度还是太高了，测试过程中会同心雾化器的背压会持续升高，得配上氩气加湿器；或者改用十字交叉错流雾化器（PE ICP-OES 有这套进样系统）

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Be OES测虽然含量低，但是响应很高，效果可能会比MS好一些，BE质量数太小，MS我感觉不太好搞，不知道是不是水平不行，BE做的效果没有OES好

—— Be的第一电离能很高 9.32eV，所以在 ICP-MS 上的信号响应较差。

土壤中 Be含量 2-3ppm，消解后稀释100倍，也就20-30ppb；我对 ICP-OES深表怀疑。

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各有优劣吧，看样品量，样品少MS好，样品多OES优势就出来了，OES手动进样，一样样品45S（24S左右可以进到矩管，20S稳定）就可以全图谱直读了， 60个样品也全扫就一个小时差不多。

—— 来来来，细细算：样品快泵引入 15秒，雾化室稳定15秒，测试 5秒乘4次，酸/水交替清洗30秒—— 这就1.4分钟了。你这 45秒怎么计算的？

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timstoicpms

第5楼2021/03/18

中科院南京土壤研究所测试中心的元素分析室，ICP-MS有 Agilent 7700x单杆、Agilent 8800串接、8900（到货还没装机），PE NexION 2000 Base；ICP-OES 有 Agilent 5900 SVDV型、PE 8000和 Avio 200 扫描型。

他们是使用 ICP-MS测试土壤微量元素的。

他们还给这贴点评“土壤Sb Pb用全谱 ICP-OES肯定测不出来，除非是重污染土”

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小黄同学

第6楼2021/03/18

你这两个标样TFe2O3含量都在10%左右，溶液中的Fe应该是很高了，而Pb220和Sb206都是都受铁干扰，常规情况下，全谱ICP测试结果肯定偏高，对数据表示疑问

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次元之暗面

第7楼2021/03/20

楼上的专家
ICP相对ICPMS的优势是耐盐程度高（大家都是同心雾化旋流雾室也是这样），受基体干扰影响小。
不知道是否真的测过铍？铍的光谱响应还是蛮高的，你说1ppb做不了还可以，20ppb的强度是可以响应的。
针对楼主所说的这个测试，光谱干扰是否使用了IEC去除？土壤的光谱重叠问题还是挺高的。

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timstoicpms

第8楼2021/03/22

ICP-OES相对ICP-MS的优势是耐盐程度高（大家都是同心雾化旋流雾室也是这样），受基体干扰影响小。

—— 我这儿 5110 就配了氩气加湿器，即便这样，测试过程中同心雾化器的背压也是在持续增长的。

不知道是否真的测过铍？铍的光谱响应还是蛮高的，你说1ppb做不了还可以，20ppb的强度是可以响应的。

—— 我没用 ICP-OES测Be，微量元素都是用 ICP-MS，仪器术业有专攻。

针对楼主所说的这个测试，光谱干扰是否使用了IEC去除？

—— 问题是 IEC校正系数在测试过程中是会变化的啊！

就像 ICP-MS测试微量元素时，135Ba16O 干扰 151Eu，137Ba16O 干扰 153Eu，虽然可以用过 BaO/Ba产率系数去扣除干扰贡献，但测试过程中BaO/Ba产率系数是会变化的。
次元之暗面(v3195919) 发表:楼上的专家
ICP相对ICPMS的优势是耐盐程度高（大家都是同心雾化旋流雾室也是这样），受基体干扰影响小。
不知道是否真的测过铍？铍的光谱响应还是蛮高的，你说1ppb做不了还可以，20ppb的强度是可以响应的。
针对楼主所说的这个测试，光谱干扰是否使用了IEC去除？土壤的光谱重叠问题还是挺高的。