2023-12-20 13:13:41 北京携测技术有限公司
ICP-MS 具有线性范围宽、分析速度快、灵敏度高、可多元素同时测定等优点,已在环境监测工作中广泛应用。我国已经颁布了 ICP-MS 测定多种元素的水、气和固废标准方法,也颁布了土壤和沉积物领域的王水提取 ICP-MS 标准方法,但对于土壤和沉积物测定中常用的总量元素测定,尚未建立标准方法。在借鉴美国和欧盟等国外方法的基础上,我国多个省市环境监测机构建立了土壤和沉积物中金属元素 ICP-MS 的自建方法,但其可比性、适用性和技术严谨性等尚存在不足,亟需标准化。
日前,生态环境部正式发布《土壤和沉积物 19种金属元素总量的测定 电感耦合等离子体质谱法》(HJ 1315-2023)。
与现行相关监测标准相比,本标准具有可测定金属元素种类多、灵敏度高、易于推广等优点,可支撑《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)、《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600-2018)等标准实施。
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适用范围
本标准适用于土壤和沉积物中银(Ag)、砷(As)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、镉(Cd)、铬(Cr)、钴(Co)、铜(Cu)、锂(Li)、锰(Mn)、钼(Mo)、镍(Ni)、锑(Sb)、锶(Sr)、铅(Pb)、铊(Tl)、钒(V)和锌(Zn)共 19 种金属元素的测定。
土壤或沉积物样品经消解后,采用电感耦合等离子体质谱法进行检测,根据元素的质谱图或特征离子进行定性,内标法定量。试样由载气带入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道,在高温和惰性气体中被充分蒸发、解离、原子化和电离,转化成带正电荷离子经离子采集系统进入质谱仪,质谱仪根据离子的质荷比进行分离并定性、定量分析。在一定浓度范围内,离子的质荷比所对应的信号响应值与其浓度成正比。
当取样量为 0.1 g、消解后定容体积为 50 ml 时,19 种金属元素的方法检出限为 0.02 mg/kg~5 mg/kg,测定下限为 0.08 mg/kg~20 mg/kg。
仪器设备
电感耦合等离子体质谱仪:能够扫描的质量范围为 5 amu~250 amu,分辨率为 10%峰高处的峰宽介于 0.6 amu~0.8 amu
微波消解仪:功率为 400 W~1600 W,控温精度为±2.5 ℃,具有程序化功率设定功能,配有聚四氟乙烯或其他耐高温高压耐腐蚀材质的微波消解罐
电热板:控温精度为±5 ℃,温度≥200 ℃
分析天平:分度值为 0.1 mg
坩埚:聚四氟乙烯材质,50 ml
一般实验室常用仪器和设备
分析步骤
8.1 仪器参考条件
不同型号仪器的最佳工作条件不同,应按照仪器使用说明书设定标准模式、反应模式或碰撞模式。仪器操作参考条件见表 2。
干扰方程见附录 B 中的表 B.2。
质量数、内标元素和分析模式的选取见附录B 中的表 B.3。
8.2 仪器调谐
点燃等离子体后,仪器预热稳定 30 min。用调谐溶液(5.11)对仪器性能进行优化,使仪器的灵敏度、氧化物、双电荷、质量轴和分辨率满足要求,且质谱仪给出的调谐溶液中所含元素信号强度的相对标准偏差应≤5%。
5.11 调谐溶液:
宜选用含有 Li、Be、Mg、Co、Y、In、Ba、Ce、Tl、Pb、Bi 和 U 等元素的溶液作为质谱仪的调谐溶液。可参考 5.6 使用基准或高纯级的金属、金属氧化物或金属盐类物质配制。调谐溶液中元素浓度为1.0 μg/L~10.0 μg/L。4 ℃以下冷藏保存 6 个月。亦可购买市售标准溶液。5.12 氩气:纯度≥99.999%。
注 1:所有元素的标准贮备液和使用液配制后均应在密封的聚乙烯或聚丙烯瓶中保存。
注 2:含有元素 Ag 的溶液需要避光保存。
8.3 标准曲线的建立
分别移取一定体积的多元素标准使用液(5.8)于同一组容量瓶中,用硝酸溶液(5.5)定容、混匀,配制成系列标准溶液,其参考浓度见表 3,标准曲线的浓度范围可根据实际需要进行合理调整。内标标准使用液(5.10)可以直接加入到系列标准溶液中,也可以在样品雾化之前通过蠕动泵在线加入。标准系列中内标元素浓度应保持一致。
5.5 硝酸溶液:
硝酸(5.1)和实验用水以 1:99 的体积比混合。
5.7 多元素标准贮备液:ρ=100.0 mg/L
单元素标准贮备液(5.6)混合后,用硝酸溶液(5.5)稀释,按照表 3 的分组,配制成浓度为100.0 mg/L 的多元素标准贮备液。4 ℃以下冷藏保存 2 a。亦可购买市售有证标准溶液。
5.8 多元素标准使用液:ρ=1.00 mg/L
用硝酸溶液(5.5)稀释多元素标准贮备液(5.7)配制成浓度为 1.00 mg/L 的多元素标准使用液。4 ℃以下冷藏保存 1 a。亦可购买市售有证标准溶液。
5.9 内标标准贮备液:ρ=10.0 mg/L
宜选用 72Ge、103Rh、115In 和 185Re 等为内标元素,可参考 5.6 使用基准或高纯级的金属、金属氧化物或金属盐类物质配制内标标准贮备液。4 ℃以下冷藏保存 2 a。亦可购买市售标准溶液。
5.10 内标标准使用液:
用硝酸溶液(5.5)稀释内标标准贮备液(5.9)配制成适当浓度的内标标准使用液,使内标标准使用液与样品溶液混合后的内标元素浓度为 10 μg/L~100 μg/L。4 ℃以下冷藏保存 1 a。
按照浓度由低到高的顺序依次测定标准系列,以各目标元素的质量浓度为横坐标,以经内标校正后的对应元素信号响应值为纵坐标,建立标准曲线的线性回归方程。
8.4 试样测定
试样(7.4)测定前,用硝酸溶液(5.5)冲洗系统直到信号降至最低,待分析信号稳定后才可开始测定。在试样中加入与标准曲线相同量的内标标准使用液(5.10)。按照与建立标准曲线(8.3)相同的仪器分析条件和操作步骤进行试样的测定。若试样中待测元素浓度超出标准曲线范围,用硝酸溶液(5.5)适当稀释后重新测定。
7.4 试样的制备:
7.4.1 微波消解法
7.4.2 电热板消解法
8.5 空白试验
按照与试样测定(8.4)相同的仪器条件(8.1)进行空白试样(7.5)的测定。
7.5 空白试样的制备:
不称取样品,按照与试样制备(7.4)相同的步骤进行空白试样的制备,保证空白试样和试样的加酸量一致。
结果计算与表示
9.1 结果计算
土壤样品中待测元素的含量 wi(mg/kg)按照公式(1)计算:
式中:
wi——土壤样品中待测元素的含量,mg/kg
ρi——由标准曲线计算所得试样中待测元素的质量浓度,μg/L
ρ0i——空白试样中对应待测元素的质量浓度,μg/L
V——消解后试样的定容体积,ml
f——试样的稀释倍数
m——称取土壤样品的质量,g
wdm——土壤样品干物质含量,%
沉积物样品中待测元素的含量 wi(mg/kg)按照公式(2)计算:
式中:
wi——沉积物样品中待测元素的含量,mg/kg
ρi——由标准曲线计算所得试样中待测元素的质量浓度,μg/L
ρ0i——空白试样中对应待测元素的质量浓度,μg/L
V——消解后试样的定容体积,ml
f——试样的稀释倍数
m——称取沉积物样品的质量,g
w——沉积物样品含水率,%
9.2 结果表示
测定结果小数点后位数的保留与方法检出限一致,最多保留 3 位有效数字。
注意事项
如果测定高浓度样品,应用硝酸溶液(5.5)稀释后测定,亦或选用其他合适仪器
定容后的试样应尽快分析,如果留样保存,应移至硬质聚丙烯或聚四氟乙烯材质容器
每次测试样品后应用硝酸溶液(5.5)清洗锥体和系统
如果发现样品中含有内标元素,需要更换内标或适当提高内标元素浓度
Ag 和 Cd 等元素受氧化物干扰严重,仪器调谐(8.2)时宜通过增加碰撞气流量等方式降低氧化物产率
ICP-MS 方法作为土壤中元素测试的利器,具有检出限低、干扰少、线性范围宽、灵敏度高、同时测定几十种元素、既可进行同位素比值测定又可进行同位素稀释分析等优点。
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关键词:“1315”,下载标准
附件1:
HJ 1315—2023 土壤和沉积物 19种金属元素总量的测定 电感耦合等离子体质谱法
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