一种土壤中铅元素的分析方法

本发明涉及分析化学，具体涉及一种土壤中铅元素的分析方法。

背景技术：

1、土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源，近年来，随着我国经济的快速发展，重金属污染问题日益严重，2016年5月31日，中国环境保护部颁布了《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)，随后在全国范围内开展了“土壤污染状况详查”项目。重金属as、cd、co、cr、cu、ni、pb、tl、v、zn和稀有轻金属be均是“土壤污染状况详查”中要求检测的金属元素。检测土壤中各种金属含量对于土壤金属污染的监测和治理具有重要意义。

2、土壤中的铅作为常见的重金属污染元素，一直是近年来研究的热点，对其准确检测对于土壤污染物详查及污染物治理具有重要的科学意义。土壤中铅的检测分析包括样品前处理和仪器分析两个步骤，前处理是检测分析的关键步骤，最常见的方法有微波消解、电热板湿法消解、石墨炉湿法消解等。由于近年来微波消解技术的飞速发展，且微波消解具有简单、快速、节能、节省化学试剂、减轻环境污染、空白值低的优点，越来越被大家广泛应用，但是如何选择合适的消解试剂，彻底的提取不同土壤中的铅，仍然是现在需要解决的科学问题。

3、土壤中铅的检测分析常用的仪器分析方法有子吸收光谱法(火焰法和石墨炉法)、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等，电感耦合等离子体原子发射光谱法及电感耦合等离子体质谱法均可以同时测定多种元素，但相比电感耦合等离子体原子发射光谱法，电感耦合等离子体质谱法具有动态线性范围大、高精度和高灵敏度的优点，更适合测定不同土壤中的铅元素。此外，仪器分析方法的相关参数选择对于铅元素的准确测量也具有重要的影响，但是目前对于仪器方法的优化、检测过程中基质效应的影响、内标物的选择、稀释倍数的选择及后续铅含量的准确计算等方面的研究鲜有报告。

技术实现思路

1、基于以上技术问题，本发明提出一种土壤中铅元素的分析方法，土壤样品称重后加入消解液，微波消解后消解溶液加入高氯酸放在电热板上赶酸至近干后，加入超纯水，漩涡震荡后静置，上清液稀释后进行电感耦合等离子体质谱分析。本方法操作简单，误差小，具有良好的应用前景。

2、本发明具体采用的技术方案如下：

3、一种土壤中铅元素的分析方法，土壤样品称重后加入消解液，微波消解后消解液加入高氯酸放在电热板赶酸仪上赶酸至近干后，加入超纯水，漩涡震荡后静置，上清液稀释后进行电感耦合等离子体质谱分析，包括以下步骤：

4、a)样品称重：记录消解罐的重量a1，在消解罐中称取处理好的土壤样品0.05g～0.3g，记录样品重量a2；

5、b)消解液的选择：硝酸ρ(hno3)＝1.42g/ml、盐酸ρ(hcl)＝1.19g/ml、氢氟酸ρ(hf)＝1.49g/ml；

6、c)微波消解：向处理好的土壤样品加入硝酸、盐酸、氢氟酸在微波消解仪上设定消解程序进行样品全消解；其中，硝酸：盐酸：氢氟酸的体积比为6:3:2，总体积为8ml-11ml；

7、d)赶酸：消解溶液室温冷却后加入1ml高氯酸在电热板赶酸仪上赶酸至白烟冒尽；

8、e)样品定容：向消解罐中加入超纯水称重，记录重量a3，旋涡震荡后静置，上清液稀释后进行仪器分析，记录稀释倍数n；

9、f)标准溶液配置：称重法配置0～50μg/l的金属元素混合标准溶液；

10、g)空白试验：记录空白试验浓度ρ0；

11、h)电感耦合等离子体质谱检测分析，记录金属元素的溶液浓度ρx，单位μg/l；

12、i)土壤中铅元素的含量w(mg/kg)计算，w＝(ρx-ρ0)*(a3-a1)*n/a2。

13、进一步地，步骤a)中的土壤必须是混合均匀，研磨过100目筛，烘干恒重后的土壤。

14、进一步地，步骤c)中微波消解的程序为：

15、

16、

17、进一步地，步骤d)中赶酸温度为160-180℃，赶酸至白烟冒尽，剩余样品量为0.5～1.0ml，且要在洁净的通风橱中进行；

18、进一步地，步骤h)中电感耦合等离子体质谱必须具有氦模式功能，内标法检测。

19、进一步地，步骤e)中，稀释液为1％硝酸，稀释后样品浓度要在0-50μg/l的线性范围内，且尽可能的落在中间点，记录稀释倍数n。

20、进一步地，步骤g)中电感耦合等离子体分析，内标选择质量数相近且无干扰的元素作为内标，一般选择质量数209(bi)，当铅的浓度较高，超出标准曲线范围，既大于50μg/l，或者干扰严重(内标回收率不在80％-120％之间)选择质量数115(in)作为内标。

21、进一步地，步骤g)中电感耦合等离子体分析，最终选择内标时要参考内标回收率曲线，最终决定内标。

22、进一步地，步骤g)中电感耦合等离子体分析，铅元素选择干扰方程计算，最终定量的铅为质量数208。

23、进一步地，对于铅浓度高且质量数相近的内标干扰大的样品，应继续稀释并更换内标后检测，取内标干扰小的检测结果。

24、进一步地，步骤h)中电感耦合等离子体质谱仪的分析条件为：等离子气流速15.0l/min，辅助气流速1.0l/min，雾化器气体流速1.0l/min，补偿气流速1.0l/min，雾化室温度2℃。

25、进一步地，全程需要加入试验空白ρ0(样品稀释检测时，试验空白也要稀释后检测，计算稀释后的ρ0)，加标样及质控样(类似浓度)全程跟踪，以保证检测结果的准确性。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、与已报道的土壤样品铅元素的分析方法相比较，该方法适用于不同土壤样品铅元素的检测，具有较高的灵敏度及准确度。

技术特征：

1.一种土壤中铅元素的分析方法，其特征在于：土壤样品预处理称重后加入消解液进行微波消解，消解液冷却后加入高氯酸放在电热板上赶酸至近干，加入超纯水，漩涡震荡后静置，上清液稀释后进行电感耦合等离子体质谱分析，包括以下步骤：

2.按照权利要求1所述的一种土壤中铅元素的分析方法，其特征在于：步骤a)中的土壤样品需混合均匀，研磨后过100目筛，烘干恒重。

3.按照权利要求1所述的一种土壤中铅元素的分析方法，其特征在于：步骤c)中微波消解的程序为：步骤1)：温度120℃，时间10t/min，功率1200～2000w；步骤2)：温度160℃，时间5t/min，功率1200～2000w；步骤3)：温度210℃，时间40-60t/min，功率1200～2000w。

4.按照权利要求1所述的一种土壤中铅元素的分析方法，其特征在于：步骤d)中赶酸温度为160-180℃，赶酸至白烟冒尽，剩余样品量为0.5～1.0ml，且在洁净的通风橱中进行。

5.按照权利要求1所述的一种土壤中铅元素的分析方法，其特征在于：步骤e)中，对金属元素稀释时的稀释液为1％硝酸。

6.按照权利要求1所述的一种土壤中铅元素的分析方法，其特征在于：步骤h)中电感耦合等离子体质谱采用氦模式，内标法检测。

7.按照权利要求6所述的一种土壤中铅元素的分析方法，其特征在于：内标法中选择质量数相近且无干扰的元素作为内标，内标为质量数209的bi或质量数115的in。

8.按照权利要求1所述的一种土壤中铅元素的分析方法，其特征在于：步骤g)中电感耦合等离子体分析，铅元素选择干扰方程计算，最终定量的铅为质量数208。

9.按照权利要求1所述的一种土壤中铅元素的分析方法，其特征在于：步骤h)中电感耦合等离子体质谱仪的分析条件为：等离子气流速15.0l/min，辅助气流速1.0l/min，雾化器气体流速1.0l/min，补偿气流速1.0l/min，雾化室温度2℃。

技术总结
本发明提供了一种土壤中铅元素的分析方法，土壤样品称重后加入消解液，微波消解后消解液加入高氯酸放在电热板上赶酸至近干后，加入超纯水，漩涡震荡后静置，上清液稀释后进行电感耦合等离子体质谱分析。与已报道的土壤样品铅元素的分析方法相比较，该方法适用于不同土壤样品铅元素的检测，具有较高的灵敏度及准确度。

技术研发人员：张保琴,耿柠波,宋肖垚,孙帅,罗云,金静,陈吉平
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13