引言

沉積物是一種復(fù)雜而非均質(zhì)的基質(zhì)，由鹽類、結(jié)晶礦物、無晶態(tài)水合金屬氧化物、生物鈣化物顆粒、有機(jī)物等各種成分和相組成。它是水生生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域，已被證明是重金屬的蕞鍾匯聚場所，大部分游離金屬離子經(jīng)過吸附、水解、共沉淀等過程會(huì)沉積在沉積物中。由于重金屬具有豐富性、持久性、毒性和生物積累性等特點(diǎn)，沉積物重金屬污染已成為嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。沉積物中重金屬含量是評價(jià)水環(huán)境污染狀況的重要指標(biāo)。因此，研究快速、準(zhǔn)確測定沉積物中重金屬的方法具有重要意義。電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法是目前發(fā)展較快的一種新型元素痕量及超痕量分析檢測技術(shù)，具有檢出限低、線性范圍寬、準(zhǔn)確、快速、多元素同時(shí)分析等優(yōu)點(diǎn)，在土壤和沉積物中重金屬含量檢測的應(yīng)用日益廣泛。而樣品前處理是利用 ICP-MS 成功分析沉積物元素的關(guān)鍵，必須采用優(yōu)化的消解條件將待測元素引入溶液。事實(shí)上，由于土壤及沉積物樣品來源廣、成分復(fù)雜，而且待測元素性質(zhì)各異、含量相差大等特殊原因，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)在前處理方法及定量方法的選擇上存在一定的局限性。例如，標(biāo)準(zhǔn)HJ 1315—2023 中采用鹽酸-硝酸-氫氟酸-高氯酸(四酸)體系結(jié)合電熱板法消解樣品，為確保樣品徹底消解，可能存在酸過量的問題，從而導(dǎo)致成本的增加以及溶劑污染風(fēng)險(xiǎn)的提高。而 ICP-MS 內(nèi)標(biāo)定量法在實(shí)際應(yīng)用中存在基質(zhì)干擾多等問題。本文使用水系沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，比較了不同消解方式與不同混合酸體系對沉積物中 Pb 和 As 元素的提取效果，優(yōu)化了酸用量，比較并討論內(nèi)標(biāo)法和標(biāo)準(zhǔn)加入法對質(zhì)控結(jié)果的影響，建立了電熱板消解/ICP-MS標(biāo)準(zhǔn)加入法同時(shí)測定水系沉積物中 Pb 和 As 元素含量的方法，并將該方法用于實(shí)際沉積物的測定，為環(huán)境中土壤和沉積物重金屬污染監(jiān)測和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法擴(kuò)充提供方法學(xué)依據(jù)。

儀器與試劑

控溫電熱板、微波消解儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、電子分析天平、移液槍。

硝酸、氫氟酸、高氯酸，鹽酸，30%過氧化氫；鉛、砷單元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液(1000mg/L，國家有色金屬及電子材料測試中心)；水系沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GBW07309(GSD-9，地球物理地球 化學(xué)勘查研究所)；實(shí)驗(yàn)所用超純水由 Milli-Q 系統(tǒng)(電阻率為 18.2 MΩ?cm)制備。

 實(shí)驗(yàn)中采集的水系沉積物樣品分別來自山西運(yùn)城某湖泊沉積物，編號為A；江蘇無錫某河道沉積物， 編號為 B；江蘇無錫某湖泊沉積物，編號為 C。按照 GB/T 17141—1997 的要求進(jìn)行沉積物樣品的采集與制備。

實(shí)驗(yàn)方法

樣品前處理方法

微波消解法：準(zhǔn)確稱取 0.10g(精確至 0.0001g)樣品于聚四氟乙烯消解罐中，消解所用的酸體系及用量具體如表1所示(Ma~Me)，微波消解程序?yàn)橄夤β?span> 1200W，在15min內(nèi)升溫至 185 ℃，持續(xù) 40min。消解結(jié)束后，取下稍冷，加入 1 mL HNO3溫?zé)崛芙鈿堅(jiān)?，然后待消解罐?nèi)容物冷卻至60°C 以下，轉(zhuǎn)移至50mL 容量瓶中，用超純水定容，搖勻，經(jīng) 0.22 μm微孔濾膜過濾后，用于 ICP-MS 測定。

電熱板消解法：準(zhǔn)確稱取0.10g(精確至 0.0001g)樣品于聚四氟乙烯坩堝中，酸體系用量(表1，Ea)及消解方法參考 GB/T 17141—1997，為 5.0mL HCl、5.0 mL HNO3、4.0mL HF和2.0mL HClO4，消解結(jié)束后將溶液轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，用2% HNO3定容，搖勻，經(jīng)0.22μm微孔濾膜過濾后進(jìn)樣ICP-MS測定。在此基礎(chǔ)上，保持各酸之間的比例不變，對酸用量進(jìn)行優(yōu)化，具體見表 1(Eb~Ee)。

ICP-MS 儀器工作條件

以氦氣作為碰撞氣體測 Pb; 以氧氣作為反應(yīng)氣體測As。自動(dòng)調(diào)諧程序?yàn)樵O(shè)定蕞佳的工作參數(shù)，具體如表 2 所示。

定量方法

標(biāo)準(zhǔn)加入法：用2% HNO3 將Pb、As標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液分別稀釋至 100 μg/L 的 Pb和As標(biāo)準(zhǔn)溶液。移取 5份消解液各 5.00 mL 于25mL 容量瓶中，分別加入0、1.0、2.0、3.0、4.0 mL Pb 標(biāo)準(zhǔn)溶液和0、0.4、0.6、0.8、1.2 mL As標(biāo)準(zhǔn)溶液，用 2%硝酸定容，得到濃度分別為 0、4.0、8.0、12.0、16.0 mg/L 的 Pb系列和濃度分別為 0、1.6、2.4、3.2、4.8 mg/L 的 As 系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。按儀器工作條件進(jìn)行測定，以Pb或 As的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，扣除試劑空白的光譜強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制曲線，外推曲線與橫坐標(biāo)軸交點(diǎn)的絕對值即為稀釋消解液中 Pb 或 As 的質(zhì)量濃度。

內(nèi)標(biāo)法：選取 89Y 和 209Bi 為內(nèi)標(biāo)元素，采用在線加入。用2% HNO3逐級稀釋配制濃度均為 20.0 μg/L的 Y 和 Bi 混合內(nèi)標(biāo)溶液，以及濃度均為0、1.00、5.00、10.0、30.0、50.0 μg/L 的 Pb、As 混合標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，按儀器工作條件進(jìn)行測定后繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算樣品中的 Pb 或 As 含量。

ICP-MS6880電感耦合等離子體質(zhì)譜儀

1.產(chǎn)品介紹

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 (簡稱ICP-MS），是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種新的微量、痕量和超痕量元素分析技術(shù)。ICP-MS可測定元素周期表中大部分元素，且具有極低的檢出限、極寬的動(dòng)態(tài)線性范圍、譜線簡單、干擾少、精密度高、分析速度快等性能優(yōu)勢。
2.性能特點(diǎn)
◇ 集成氣路模塊，減少氣路接頭，輕量化、模塊化，保障儀器便于移動(dòng)工作
◇自主研發(fā)的固態(tài)電源可以保證儀器在多種模式（如常規(guī)模式、冷等離子體模式）下運(yùn)行，并且在同一方法中允許運(yùn)行多種模式，節(jié)約大量分析時(shí)間及方便研究。
◇ 采用主流化市場設(shè)計(jì)，為用戶特別是第三方檢測用戶大大節(jié)省了儀器占用空間，也為未來實(shí)現(xiàn)車載應(yīng)用，增加了可能性。
◇中英文快速切換軟件界面，“一鍵式”參數(shù)設(shè)置直觀快捷，提高了用戶的工作效率，也提供自動(dòng)控制儀器及其附件的能力，丸渼適應(yīng)Windows 專業(yè)操作系統(tǒng)
◇美析儀器遍布荃國的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，我們10分鐘響應(yīng)、48小時(shí)內(nèi)上門服務(wù)、客服中心隨時(shí)跟蹤服務(wù)、保證服務(wù)質(zhì)量
3.應(yīng)用領(lǐng)域
高校、質(zhì)檢中心、環(huán)境監(jiān)測站、企業(yè)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、地質(zhì)地礦、 環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)冶金、電子電器、食品安全、化工制藥等。