随着社会工业脚步的快速发展,土壤环境污染问题日趋严重。土壤中的重金属不仅会影响动植物,也影响整个生态安全,甚至通过食物链危害人类健康。为此,国内制定了严格的土壤重金属限量指标,对土壤重金属元素痕量分析方法的准确性、选择性、灵敏度以及分析效率提出了较高的要求。因此,建立一套快速、准确、稳定、高效的土壤重金属测试方法对于判别土壤、农产品安全性至关重要。
随着检测技术的发展,重金属元素含量标准检测逐渐以电感耦合等离子体-质谱法为主。因其具有快速、准确、高灵敏度、低检测限、宽动态范围、多元素同时分析等特点被广泛应用。该技术利用氦气 (He) 碰撞池技术能够成功消除常见的来自基质的多原子干扰。但是,当土壤基质元素含量高时,在特殊环境下特定元素的检测由为困难。例如,土壤中的锆含量很高时,氧化锆对痕量银的测试明显会出现质谱重叠干扰,导致测试结果偏大。基于该现状,三重四极杆(ICP-MS/MS)利用优越的反应池技术,使用O2原位分析模式,可以有效去除92Zr17O+在m/z 109处的强烈干扰,使其在109处测量处不受影响,以实现Ag含量的稳定测试分析。该方法的成功应用为为未知土壤样品的检测分析提供更加可靠稳定的技术支持。
本文使用三重四极杆(ICP-MS/MS)氧气原位质量模式可以有效去除氧化锆干扰,实现土壤标准物质GSS-29中痕量Ag的稳定测试分析。通过对GSS-29标准物质直接测定分析,结果表明,在氧气原位质量分析模式下,元素线性相关系数(r)大于 0.9999,方法检出限为0.0006 mg/kg,测试精密度优于2.78%,Ag元素的测试值在认定值的不确定度范围之内。该分析方法操作简单,测试稳定,效率高,为实验室进行土壤样品的准确测试分析提供思路和借鉴。
关键词:ICP-MS/MS;土壤;氧气原位质量;Ag元素
实验部分
仪器
表1 电感耦合等离子质谱仪

表2 电感耦合等离子质谱仪检测参数

试剂及标准品
试剂:优级纯硝酸,优级纯盐酸,优级纯氢氟酸,优级纯高氯酸
纯水:18.2 MΩ·cm去离子水;
标准溶液:Ag单元素标准溶液,1000 μg/mL,国家有色金属研究院。
样品前处理
样品消解:准确称取标准土壤样品0.1 g(精确至0.0001 g)于聚四氟乙烯消解杯中,缓慢加入8 mL硝酸,3 mL氢氟酸和3 mL盐酸轻轻摇动使其混匀,电热板上盖180 ℃加热待其消解完全,加入2 mL高氯酸并调节电热板至150 ℃,消解一段时间后,赶酸至近干或湿盐状,用2 mL硝酸溶解,超纯水定容。
标准曲线
用精密移液器量取Ag单元素标准溶液配制的母液稀释得到的标准溶液浓度梯度见表3。
表3 标准溶液浓度梯度

结果和讨论
标准曲线与检出限
在表3所示的浓度范围内,所有待测元素线性相关系数值均大于0.9999。以空白试样连续分析11次所得测定值的3倍标准偏差所对应的样品浓度作为方法检出限,各元素检出限见表4。
表4 部分测定元素质量数、线性相关系数、检出限及内标元素

精密度测试
为考察仪器测定样品时的稳定性,以7个平行样分别测试,其结果精密度 RSD%< 2.78 %。
表5 样品精密度测试结果(单位:mg/kg)
样品1 | 样品2 | 样品3 | 样品4 | 样品5 | 样品6 | 样品7 | 平均值 | RSD% | |
Ag | 0.110 | 0.107 | 0.106 | 0.112 | 0.114 | 0.113 | 0.111 | 0.110 | 2.78 |
准确度测试
以实际标准物质GSS-29为实验样本,检验仪器测试准确度,结果表明,Ag元素测试值在认定值的不确定度范围之内。
表6 GSS-29土壤标准物质测试(单位:mg/kg)
元素 | 认定值 | 不确定度 | 测定值 |
Ag | 0.109 | 0.005 | 0.110 |
结论
本文使用三重四极杆(ICP-MS/MS)氧气原位模式测定土壤样品中的Ag,可以实现土壤痕量Ag的稳定测试分析。通过对土壤标准物质直接测定分析,结果表明,在氧气原位分析模式下,元素线性相关系数(r)均大于 0.9999,方法检出限为0.0006 mg/kg,测试精密度优于2.78%,Ag元素的测试值在认定值的不确定度范围之内,数据准确度与参考值一致。
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