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應(yīng)用領(lǐng)域

解決方案

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廣州格丹納儀器有限公司

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HJ 803-2016土壤和沉積物12種金屬元素的測(cè)定

原標(biāo)題：HJ 803 - 2016土壤和沉積物12種金屬元素的測(cè)定王水提取-電感耦合等離子體質(zhì)譜法

1 適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測(cè)定土壤和沉積物王水提取液中12 種金屬元素的電感耦合等離子體質(zhì)譜法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于土壤和沉積物中鎘（Cd）、鈷（Co）、銅（Cu）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鎳（Ni ）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、釩（V）、砷（As）、鉬（Mo）、銻（Sb）共 12 種金屬元素的測(cè) 定。若通過驗(yàn)證，本標(biāo)準(zhǔn)也可適用于其它金屬元素的測(cè)定。當(dāng)取樣量為0.10 g ，消解后定容體積為 50 ml 時(shí)，12種金屬元素的方法檢出限和測(cè)定下限見表1 。

2 規(guī)范性引用文件

本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容引用了下列文件或其中的條款。凡是不注明日期的引用文件，其有效版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

HJ/T 166 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范

HJ 613 土壤干物質(zhì)和水分的測(cè)定重量法

GB 17378.3 海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第3 部分：樣品采集、貯存與運(yùn)輸

GB 17378.5 海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第5 部分：沉積物分析

3 方法原理

土壤和沉積物樣品用鹽酸/ 硝酸（王水）混合溶液經(jīng)電熱板或微波消解儀消解后，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)元素的質(zhì)譜圖或特征離子進(jìn)行定性，內(nèi)標(biāo)法定量。試樣由載氣帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，目標(biāo)元素以氣溶膠形式進(jìn)入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣體中被充分蒸發(fā)、解離、原子化和電離，轉(zhuǎn)化成帶電荷的正離子經(jīng)離子采集系統(tǒng)進(jìn)入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)離子的質(zhì)荷比進(jìn)行分離并定性、定量分析。在一定濃度范圍內(nèi)，離子的質(zhì)荷比所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)值與其濃度成正比。

4 干擾和消除

4.1 質(zhì)譜干擾

質(zhì)譜干擾主要包括多原子離子干擾、同量異位素干擾、氧化物和雙電荷離子干擾等。

多原子離子干擾是ICP-MS 最主要的干擾來源，可利用干擾校正方程、儀器優(yōu)化以及碰撞反應(yīng)池技術(shù)加以解決，常見的多原子離子干擾見附錄 A 中的表A.1。同量異位素干擾可使用干擾校正方程進(jìn)行校正，或在分析前對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)分離等方法進(jìn)行消除，主要的干擾校正方程見附錄A 中的表A.2。氧化物干擾和雙電荷干擾可通過調(diào)節(jié)儀器參數(shù)降低影響。

4.2 非質(zhì)譜干擾

非質(zhì)譜干擾主要包括基體抑制干擾、空間電荷效應(yīng)干擾、物理效應(yīng)干擾等。其干擾程度與樣品基體性質(zhì)有關(guān)，可采用稀釋樣品、內(nèi)標(biāo)法、優(yōu)化儀器條件等措施消除和降低干擾。

5 試劑和材料

除非另有說明，分析時(shí)均使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)級(jí)純?cè)噭?shí)驗(yàn)用水為新制備的去離子水或同等純度的水。

5.1 鹽酸：ρ（HCl）＝1.19 g/ml 。

5.2 硝酸：ρ（HNO3 ）＝1.42 g/ml 。 5.3 鹽酸-硝酸溶液（王水）：3+1 ，用（5.1）和（5.2）配制。

5.4 硝酸溶液：c （HNO3 ）＝0.5 mol/L ，用（5.2）配制。

5.5 硝酸溶液：2+98，用（5.2）配制。

5.6 硝酸溶液：1+4 ，用（5.2）配制。

5.7 標(biāo)準(zhǔn)溶液

5.7.1 單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液

用高純度的金屬（純度大于99.99 %）或金屬鹽類（基準(zhǔn)或高純?cè)噭┡渲瞥?00 mg/L ～ 1000 mg/L 含硝酸溶液（5.4）的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，溶液酸度保持在 1.0 %（v/v）以上。亦可購買市售有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。 5.7.2 多元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：ρ＝10.0 mg/L。用硝酸溶液（5.4）稀釋單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（5.7.1）配制。亦可購買市售有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

5.7.3 多元素標(biāo)準(zhǔn)使用液：ρ＝200 μ g/L。用硝酸溶液（5.4）稀釋標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（5.7.1或5.7.2）配制成多元素混合標(biāo)準(zhǔn)使用液。亦可購買市售有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

5.7.4 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：ρ＝10.0 mg/L。宜選用 6 Li 、 45 Sc 、 74 Ge、 89 Y、 103 Rh、 115 In 、 185 Re、 209 Bi 為內(nèi)標(biāo)元素。可用高純度的金屬（純度大于99.99%）或金屬鹽類（基準(zhǔn)或高純?cè)噭┡渲啤Ｒ嗫少徺I市售有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 進(jìn)行配制，介質(zhì)為硝酸溶液（5.4）。

5.7.5 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用液：ρ＝100 μ g /L 。用硝酸溶液（5.4）稀釋內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液（5.7.4）配制成內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用液。由于不同儀器使用的蠕動(dòng)泵管管徑不同，在線加入內(nèi)標(biāo)時(shí)，加入的濃度也不同，因此在配制內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用液時(shí)應(yīng)使內(nèi)標(biāo)元素在試樣中的濃度為10 μ g/L～50 μg/L。

5.7.6 調(diào)諧液：ρ＝10 μg/L。

宜選用含有Li 、Be、Mg、Y、Co、In 、Tl 、Pb和Bi 元素的溶液為質(zhì)譜儀的調(diào)諧溶液。可用高純度的金屬（純度大于99.99%）或相應(yīng)的金屬鹽類（基準(zhǔn)或高純?cè)噭┻M(jìn)行配制，亦可直接購買市售有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。注1：所有元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液配制后均應(yīng)在密封的聚乙烯或聚丙烯瓶中保存。

5.8 慢速定量濾紙。 5.9 載氣：氬氣，純度≥99.999 % 。

6 儀器和設(shè)備

6.1 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：能夠掃描的質(zhì)量范圍為 5 amu～250 amu，分辨率在10 %峰高處的峰寬應(yīng)介于0.6 amu～0.8 amu。 6.2 溫控電熱板：控制精度±0.2 ℃，最高溫度可設(shè)定至 250℃。

6.3 微波消解儀：輸出功率 1000 W～1600 W。具有可編程控制功能，可對(duì)溫度、壓力和時(shí) 間（升溫時(shí)間和保持時(shí)間）進(jìn)行全程監(jiān)控；具有安全防護(hù)功能。

6.4 分析天平：精度為 0.0001 g。 6.5 聚四氟乙烯密閉消解罐：可抗壓、耐酸、耐腐蝕，具有泄壓功能。 6.6 錐形瓶：100 ml 。

6.7 玻璃漏斗。

6.8 容量瓶：50 ml。 6.9 尼龍篩：0.15 mm （100 目）。

6.10 一般實(shí)驗(yàn)室常用儀器和設(shè)備。

7 樣品

7.1 樣品采集與保存

按照HJ/T 166 的相關(guān)規(guī)定采集和保存土壤樣品，按照 GB 17378.3 的相關(guān)規(guī)定采集和保存沉積物樣品。樣品采集、運(yùn)輸和保存過程應(yīng)避免沾污和待測(cè)元素?fù)p失。

7.2 水分的測(cè)定土壤樣品干物質(zhì)測(cè)定按照HJ 613 執(zhí)行，沉積物樣品含水率按照 GB 17378.5 執(zhí)行。

7.3 樣品的制備除去樣品中的枝棒、葉片、石子等異物，按照 HJ/T 166 和GB 17378.5 的要求，將采集的樣品進(jìn)行風(fēng)干、粗磨、細(xì)磨至過孔徑0.15 mm （100 目）篩（6.9）。樣品的制備過程應(yīng)避免沾污和待測(cè)元素?fù)p失。

7.4 試樣的制備

7.4.1 電熱板加熱消解

移取15 ml 王水（5.3）于 100 ml 錐形瓶中，加入3 粒或4 粒小玻璃珠，放上玻璃漏斗（6.7），于電熱板上加熱至微沸，使王水蒸氣浸潤整個(gè)錐形瓶內(nèi)壁約 30 min ，冷卻后棄去，用實(shí)驗(yàn)用水洗凈錐形瓶內(nèi)壁，晾干待用。稱取待測(cè)樣品0.1 g（精確至 0.0001 g），置于上述已準(zhǔn)備好的 100 ml 錐形瓶中，加入 6ml王水溶液（5.3），放上玻璃漏斗（6.7），于電熱板上加熱，保持王水處于微沸狀態(tài)2 h（保持王水蒸汽在瓶壁和玻璃漏斗上回流，但反應(yīng)不能過于劇烈而導(dǎo)致樣品溢出）。消解結(jié)束后靜置冷卻至室溫，用慢速定量濾紙（5.8）將提取液過濾收集于 50 ml 容量瓶（6.8）。待提取液濾盡后，用少量硝酸溶液（5.4）清洗玻璃漏斗、錐形瓶和濾渣至少 3 次，洗液一并過濾收集于容量瓶中，用實(shí)驗(yàn)用水定容至刻度。

7.4.2 微波消解

稱取待測(cè)樣品0.1 g（精確至 0.0001 g），置于聚四氟乙烯密閉消解罐（6.5）中，加入6 ml 王水（5.3）。將消解罐安置于消解罐支架，放入微波消解儀中，按照表 2 提供的微波消解參考程序進(jìn)行消解，消解結(jié)束后冷卻至室溫。打開密閉消解罐，用慢速定量濾紙（5.8）將提取液過濾收集于50 ml 容量瓶（6.8）中。待提取液濾盡后，用少量硝酸溶液（5.4）清洗聚四氟乙烯消解罐的蓋子內(nèi)壁、罐體內(nèi)壁和濾渣至少 3 次，洗液一并過濾收集于容量瓶中，用實(shí)驗(yàn)用水定容至刻度。也可參照微波消解儀說明書，優(yōu)化其功率、升溫時(shí)間、溫度、保持時(shí) 間等參數(shù)。

7.5 實(shí)驗(yàn)室空白試樣的制備不加樣品，按照與試樣的制備（7.4）相同步驟制備實(shí)驗(yàn)室空白試樣。

8 分析步驟

8.1 儀器調(diào)諧

點(diǎn)燃等離子體后，儀器預(yù)熱穩(wěn)定30 分鐘。用質(zhì)譜儀調(diào)諧液（5.7.6）對(duì)儀器的靈敏度、氧化物和雙電荷進(jìn)行調(diào)諧，在儀器的靈敏度、氧化物和雙電荷滿足要求的條件下，質(zhì)譜儀給出的調(diào)諧液中所含元素信號(hào)強(qiáng)度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)≤5%。在涵蓋待測(cè)元素的質(zhì)量范圍內(nèi)進(jìn) 行質(zhì)量校正和分辨率校驗(yàn)，如質(zhì)量校正結(jié)果與真實(shí)值差值超過±0.1 amu或調(diào)諧元素信號(hào)的分辨率在10% 峰高處所對(duì)應(yīng)的峰寬超過0.6 amu～0.8 amu的范圍，應(yīng)按照儀器使用說明書對(duì) 質(zhì)譜儀進(jìn)行校正。

8.2 儀器參考條件

儀器參考條件見表3 ，推薦使用和同時(shí)檢測(cè)的同位素以及對(duì)應(yīng)內(nèi)標(biāo)物見表 4 。

8.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

分別移取一定體積的多元素標(biāo)準(zhǔn)使用液（5.7.3）于同一組100 ml 容量瓶中，用硝酸溶液（5.4）稀釋定容至刻度，混勻。以硝酸溶液（5.4）為標(biāo)準(zhǔn)系列的最低濃度點(diǎn)，另制備至少5 個(gè)濃度點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)系列。標(biāo)準(zhǔn)系列濃度見表 5。內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用液（5.7.5）可直接加入到標(biāo) 準(zhǔn)系列中，也可通過蠕動(dòng)泵在線加入。內(nèi)標(biāo)應(yīng)選擇試樣中不含有的元素，或濃度遠(yuǎn)大于試樣本身含量的元素。按優(yōu)化的儀器參考條件（8.2），將標(biāo)準(zhǔn)系列從低濃度到高濃度依次導(dǎo)入霧化器進(jìn)行分析，以各元素的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的響應(yīng)值和內(nèi)標(biāo)響應(yīng)值的比值為縱坐標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線的濃度范圍可根據(jù)測(cè)定實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。

8.4 試樣的測(cè)定

每個(gè)試樣測(cè)定前，用硝酸溶液（5.5）沖洗系統(tǒng)直至信號(hào)降至最低，待分析信號(hào)穩(wěn)定后開始測(cè)定。按照與建立標(biāo)準(zhǔn)曲線（8.3）相同的儀器參考條件和操作步驟進(jìn)行試樣的測(cè)定。若試樣中待測(cè)目標(biāo)元素濃度超出標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍，須經(jīng)稀釋后重新測(cè)定，稀釋液使用硝酸溶液（5.4），稀釋倍數(shù)為 f。

8.5 實(shí)驗(yàn)室空白試樣的測(cè)定

按照與試樣的測(cè)定（8.4）相同的儀器參考條件和操作步驟測(cè)定實(shí)驗(yàn)室空白試樣。

9.2 結(jié)果表示測(cè)定結(jié)果小數(shù)位數(shù)的保留與方法檢出限一致，最多保留三位有效數(shù)字。

10 精密度和準(zhǔn)確度

10.1 精密度

6 家實(shí)驗(yàn)室分別用電熱板消解法和微波消解法對(duì)5 種不同含量水平的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品和沉積物樣品進(jìn)行測(cè)定，電熱板消解法的精密度匯總數(shù)據(jù)見附錄 B 中的表 B.1，微波消解法的精密度匯總數(shù)據(jù)見附錄B 中的表B.2。

10.2 準(zhǔn)確度

6 家實(shí)驗(yàn)室分別用電熱板消解法和微波消解法對(duì)2 種不同含量水平的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品和沉積物樣品進(jìn)行測(cè)定，電熱板消解法的準(zhǔn)確度匯總數(shù)據(jù)見附錄 B 中的表 B.3，微波消解法的準(zhǔn)確度匯總數(shù)據(jù)見附錄B 中的表B.4。

11 質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

11.1 每批樣品至少做2個(gè)實(shí)驗(yàn)室空白試樣，其測(cè)定結(jié)果均應(yīng)低于測(cè)定下限。

11.2 每次分析應(yīng)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，其相關(guān)系數(shù)應(yīng)大于 0.999。每 20 個(gè)樣品或每批次（少于 20 個(gè)樣品/ 批）樣品，應(yīng)分析一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)曲線中間濃度點(diǎn)，其測(cè)定結(jié)果與實(shí)際濃度值的相對(duì)偏差應(yīng)≤10% ，否則應(yīng)查找原因或重新建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。每 20 個(gè)樣品或每批次（少于 20 個(gè)樣品/ 批）樣品分析完畢后，應(yīng)進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)曲線零點(diǎn)分析，其測(cè)定結(jié)果與實(shí)際濃度值的相對(duì)偏差應(yīng)≤30% 。

11.3 每批次樣品至少按 10% 的比例進(jìn)行平行雙樣測(cè)定，樣品數(shù)量少于 10 個(gè)時(shí)，應(yīng)至少測(cè) 定一個(gè)平行雙樣。平行雙樣測(cè)定結(jié)果中，電熱板消解測(cè)定鈷（Co）、銅（Cu）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鎳（Ni ）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、釩（V）、砷（As）的相對(duì)偏差應(yīng)小于 30% ，鎘（Cd）、鉬（Mo）、銻（Sb）的相對(duì)偏差應(yīng)小于40% ；微波消解測(cè)定 12 種金屬元素的相對(duì)偏差應(yīng)小于30% 。

11.4 每批次樣品至少分析 10% 的加標(biāo)回收樣，樣品數(shù)量小于 10 個(gè)時(shí)，應(yīng)至少做一個(gè)加標(biāo) 回收樣。加標(biāo)回收樣測(cè)定結(jié)果中，電熱板消解測(cè)定鎘（Cd）、鈷（Co）、銅（Cu）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鎳（Ni ）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、釩（V）、砷（As）的加標(biāo)回收率應(yīng)控制在 70% ～ 125%之間，鉬（Mo）、銻（Sb）的加標(biāo)回收率應(yīng)控制在 50% ～125%之間；微波消解測(cè)定 12 種金屬元素的加標(biāo)回收率應(yīng)控制在70% ～125%之間。

11.5 ICP-MS 對(duì)試劑純度要求較高，應(yīng)使用純度高的試劑，且每批次試劑須通過空白實(shí)驗(yàn) 檢驗(yàn)，試劑空白值不得大于方法檢出限。同一批次樣品應(yīng)使用同一批次實(shí)驗(yàn)用水，實(shí)驗(yàn)用水應(yīng)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，空白值不得大于方法檢出限。

11.6 每次分析應(yīng)測(cè)定內(nèi)標(biāo)的響應(yīng)強(qiáng)度，試樣中內(nèi)標(biāo)的響應(yīng)值應(yīng)介于標(biāo)準(zhǔn)曲線響應(yīng)值的 70% ～130%，否則說明儀器發(fā)生漂移或有干擾產(chǎn)生，應(yīng)查找原因后重新分析。若發(fā)現(xiàn)基體干擾，須稀釋試樣后測(cè)定；若發(fā)現(xiàn)試樣中含有內(nèi)標(biāo)元素，須更換內(nèi)標(biāo)或提高內(nèi)標(biāo)元素濃度。

12 廢物處理

實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢液和廢物，應(yīng)置于密閉容器中分類保管，委托有資質(zhì)的單位處理。

13 注意事項(xiàng)

13.1 實(shí)驗(yàn)所用的玻璃器皿須使用硝酸溶液（5.6）浸泡 24 h ，依次用自來水和實(shí)驗(yàn)用水洗凈后方可使用。

13.2 為保證儀器的穩(wěn)定性和實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，應(yīng)參照儀器說明書，定期或測(cè)定一定數(shù)量樣品后對(duì)儀器的霧化器、炬管、采樣錐和截取錐進(jìn)行清洗。

13.3 使用微波消解樣品時(shí)，注意消解罐使用的溫度和壓力限制，消解前后應(yīng)檢查消解罐密封性。檢查方法為：當(dāng)消解罐加入樣品和消解液后，蓋緊消解罐并稱量（精確到0.01 g ），樣品消解完待消解罐冷卻至室溫后，再次稱量，記錄每個(gè)罐的重量。如果消解后的重量比消解前的重量減少超過10 %，舍棄該樣品，并查找原因。

附錄A

(資料性附錄)

多原子離子干擾和干擾校正方程

表A.1 給出了 ICP-MS 測(cè)定中常見的多原子離子干擾，表A.2 給出了常用的干擾校正方程。