HJ 803-2016 土壤和沉积物 12种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法.pdf

中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 8032016 土壤和沉积物 12 种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法 Soil and sedimentDetermination of aqua regia extracts of 12 metal elements Inductively coupled plasma mass spectrometry 2016-06-24 发布 2016-08-01 实施 环 境 保 护 部 发 布 HJ 8032016 i 中华人民共和国环境保护部 公 告 2016 年 第 47 号 为贯彻 中华人民共和国环境保护法，保护环境，保障人体健康，规范环境监测工作，现批准 土壤 电导率的测定 电极法等六项标准为国家环境保护标准，并予发布。标准名称、编号如下：一、土壤 电导率的测定 电极法（HJ 8022016）；二、土壤和沉积物 12 种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法（HJ 8032016）；三、土壤 8 种有效态元素的测定 二乙烯三胺五乙酸浸提-电感耦合等离子体发射光谱法（HJ 8042016）；四、土壤和沉积物 多环芳烃的测定 气相色谱-质谱法（HJ 8052016）；五、水质 丙烯腈和丙烯醛的测定 吹扫捕集/气相色谱法（HJ 8062016）；六、水质 钼和钛的测定 石墨炉原子吸收分光光度法（HJ 8072016）。以上标准自 2016 年 8 月 1 日起实施，由中国环境出版社出版，标准内容可在环境保护部网站（ 2016 年 6 月 24 日 HJ 8032016 ii HJ 8032016 iii 目 次 前 言.iv 1 适用范围.1 2 规范性引用文件.1 3 方法原理.1 4 干扰和消除.2 5 试剂和材料.2 6 仪器和设备.3 7 样品.3 8 分析步骤.4 9 结果计算与表示.5 10 精密度和准确度.6 11 质量保证和质量控制.6 12 废物处理.7 13 注意事项.7 附录 A（资料性附录）多原子离子干扰和干扰校正方程.8 附录 B（资料性附录）方法的精密度和准确度汇总数据.10 HJ 8032016 iv 前 言 为贯彻中华人民共和国环境保护法，保护环境，保障人体健康，规范土壤和沉积物中金属元素的测定方法，制定本标准。本标准规定了用王水提取测定土壤和沉积物中镉、钴、铜、铬、锰、镍、铅、锌、钒、砷、钼、锑共 12 种金属元素的电感耦合等离子体质谱法。本标准为首次发布。本标准附录 A 和附录 B 为资料性附录。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准主要起草单位：云南省环境监测中心站。本标准验证单位:四川省环境监测总站、江苏省环境监测中心、云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所、重庆市环境监测中心、曲靖市环境监测站和泰州市环境监测中心站。本标准环境保护部 2016 年 6 月 24 日批准。本标准自 2016 年 8 月 1 日起实施。本标准由环境保护部解释。HJ 8032016 1 土壤和沉积物 12 种金属元素的测定 王水提取-电感耦合等离子体质谱法 警告：硝酸和盐酸具有强腐蚀性和强氧化性，操作时应按规定要求佩戴防护用品，避免接触皮肤和衣服。样品的预处理过程应在通风橱中进行操作。1 适用范围 本标准规定了测定土壤和沉积物王水提取液中 12 种金属元素的电感耦合等离子体质谱法。本标准适用于土壤和沉积物中镉（Cd）、钴（Co）、铜（Cu）、铬（Cr）、锰（Mn）、镍（Ni）、铅（Pb）、锌（Zn）、钒（V）、砷（As）、钼（Mo）、锑（Sb）共 12 种金属元素的测定。若通过验证，本标准也可适用于其他金属元素的测定。当取样量为 0.10 g，消解后定容体积为 50 ml 时，12 种金属元素的方法检出限和测定下限见表 1。表 1 方法检出限和测定下限 单位：mg/kg 元素 镉 钴 铜 铬 锰 镍 铅 锌 钒 砷 钼 锑 方法 检出限 0.07 0.03 0.5 2 0.7 2 2 7 0.7 0.6 0.1 0.3 电热板 消解 测定下限 0.28 0.12 2.0 8 2.8 8 8 28 2.8 2.4 0.4 1.2 方法 检出限 0.09 0.04 0.6 2 0.4 1 2 1 0.4 0.4 0.05 0.08 微波 消解 测定下限 0.36 0.16 2.4 8 1.6 4 8 4 1.6 1.6 0.20 0.32 2 规范性引用文件 本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是未注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。HJ/T 166 土壤环境监测技术规范 HJ 613 土壤 干物质和水分的测定 重量法 GB 17378.3 海洋监测规范 第 3 部分：样品采集、贮存与运输 GB 17378.5 海洋监测规范 第 5 部分：沉积物分析 3 方法原理 土壤和沉积物样品用盐酸/硝酸（王水）混合溶液经电热板或微波消解仪消解后，用电感耦合等离子体质谱仪进行检测。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，目标元素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，转化成带电荷的正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响应值与其浓度成正比。HJ 8032016 2 4 干扰和消除 4.1 质谱干扰 质谱干扰主要包括多原子离子干扰、同量异位素干扰、氧化物和双电荷离子干扰等。多原子离子干扰是 ICP-MS 最主要的干扰来源，可利用干扰校正方程、仪器优化以及碰撞反应池技术加以解决，常见的多原子离子干扰见附录 A 中的表 A.1。同量异位素干扰可使用干扰校正方程进行校正，或在分析前对样品进行化学分离等方法进行消除，主要的干扰校正方程见附录 A 中的表 A.2。氧化物干扰和双电荷干扰可通过调节仪器参数降低影响。4.2 非质谱干扰 非质谱干扰主要包括基体抑制干扰、空间电荷效应干扰、物理效应干扰等。其干扰程度与样品基体性质有关，可采用稀释样品、内标法、优化仪器条件等措施消除和降低干扰。5 试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的优级纯试剂。实验用水为新制备的去离子水或同等纯度的水。5.1 盐酸：（HCl）1.19 g/ml。5.2 硝酸：（HNO3）1.42 g/ml。5.3 盐酸-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 标准溶液 5.7.1 单元素标准储备液 用高纯度的金属（纯度大于 99.99%）或金属盐类（基准或高纯试剂）配制成 1001 000 mg/L 含硝酸溶液（5.4）的标准储备溶液，溶液酸度保持在 1.0%（V/V）以上。亦可购买市售有证标准物质。5.7.2 多元素混合标准储备液：10.0 mg/L。用硝酸溶液（5.4）稀释单元素标准储备液（5.7.1）配制。亦可购买市售有证标准物质。5.7.3 多元素标准使用液：200 g/L。用硝酸溶液（5.4）稀释标准储备液（5.7.1 或 5.7.2）配制成多元素混合标准使用液。亦可购买市售有证标准物质。5.7.4 内标标准储备液：10.0 mg/L。宜选用6Li、45Sc、74Ge、89Y、103Rh、115In、185Re、209Bi 为内标元素。可用高纯度的金属（纯度大于99.99%）或金属盐类（基准或高纯试剂）配制。亦可购买市售有证标准物质进行配制，介质为硝酸溶液（5.4）。5.7.5 内标标准使用液：100 g/L。用硝酸溶液（5.4）稀释内标储备液（5.7.4）配制成内标标准使用液。由于不同仪器使用的蠕动泵管管径不同，在线加入内标时，加入的浓度也不同，因此在配制内标标准使用液时应使内标元素在试样中的浓度为 1050 g/L。5.7.6 调谐液：10 g/L。宜选用含有 Li、Be、Mg、Y、Co、In、Tl、Pb 和 Bi 元素的溶液为质谱仪的调谐溶液。可用高纯度HJ 8032016 3 的金属（纯度大于 99.99%）或相应的金属盐类（基准或高纯试剂）进行配制，亦可直接购买市售有证标准物质。注 1：所有元素的标准溶液配制后均应在密封的聚乙烯或聚丙烯瓶中保存。5.8 慢速定量滤纸。5.9 载气：氩气，纯度99.999%。6 仪器和设备 6.1 电感耦合等离子体质谱仪：能够扫描的质量范围为 5250 u，分辨率在 10%峰高处的峰宽应介于0.60.8 u。6.2 温控电热板：控制精度0.2，最高温度可设定至 250。6.3 微波消解仪：输出功率 1 0001 600 W。具有可编程控制功能，可对温度、压力和时间（升温时间和保持时间）进行全程监控；具有安全防护功能。6.4 分析天平：精度为 0.000 1 g。6.5 聚四氟乙烯密闭消解罐：可抗压、耐酸、耐腐蚀，具有泄压功能。6.6 锥形瓶：100 ml。6.7 玻璃漏斗。6.8 容量瓶：50 ml。6.9 尼龙筛：0.15 mm（100 目）。6.10 一般实验室常用仪器和设备。7 样品 7.1 样品采集与保存 按照 HJ/T 166 的相关规定采集和保存土壤样品，按照 GB 17378.3 的相关规定采集和保存沉积物样品。样品采集、运输和保存过程应避免沾污和待测元素损失。7.2 水分的测定 土壤样品干物质测定按照 HJ 613 执行，沉积物样品含水率按照 GB 17378.5 执行。7.3 样品的制备 除去样品中的枝棒、叶片、石子等异物，按照 HJ/T 166 和 GB 17378.5 的要求，将采集的样品进行风干、粗磨、细磨至过孔径 0.15 mm（100 目）筛（6.9）。样品的制备过程应避免沾污和待测元素损失。7.4 试样的制备 7.4.1 电热板加热消解 移取 15 ml 王水（5.3）于 100 ml 锥形瓶中，加入 3 粒或 4 粒小玻璃珠，放上玻璃漏斗（6.7），于电热板上加热至微沸，使王水蒸气浸润整个锥形瓶内壁约 30 min，冷却后弃去，用实验用水洗净锥形瓶内壁，晾干待用。称取待测样品 0.1 g（精确至 0.000 1 g），置于上述已准备好的 100 ml 锥形瓶中，加入 6 ml 王水溶液（5.3），放上玻璃漏斗（6.7），于电热板上加热，保持王水处于微沸状态 2 h（保持王水蒸气在瓶壁和玻璃漏斗上回流，但反应不能过于剧烈而导致样品溢出）。消解结束后静置冷却至室温，用慢速定量滤HJ 8032016 4 纸（5.8）将提取液过滤收集于 50 ml 容量瓶（6.8）。待提取液滤尽后，用少量硝酸溶液（5.4）清洗玻璃漏斗、锥形瓶和滤渣至少 3 次，洗液一并过滤收集于容量瓶中，用实验用水定容至刻度。7.4.2 微波消解 称取待测样品 0.1 g（精确至 0.000 1 g），置于聚四氟乙烯密闭消解罐（6.5）中，加入 6 ml 王水（5.3）。将消解罐安置于消解罐支架，放入微波消解仪中，按照表 2 提供的微波消解参考程序进行消解，消解结束后冷却至室温。打开密闭消解罐，用慢速定量滤纸（5.8）将提取液过滤收集于 50 ml 容量瓶（6.8）中。待提取液滤尽后，用少量硝酸溶液（5.4）清洗聚四氟乙烯消解罐的盖子内壁、罐体内壁和滤渣至少 3 次，洗液一并过滤收集于容量瓶中，用实验用水定容至刻度。也可参照微波消解仪说明书，优化其功率、升温时间、温度、保持时间等参数。表 2 微波消解参考程序 步骤 升温时间/min 目标温度/保持时间/min 1 5 120 2 2 4 150 5 3 5 185 40 7.5 实验室空白试样的制备 不加样品，按照与试样的制备（7.4）相同步骤制备实验室空白试样。8 分析步骤 8.1 仪器调谐 点燃等离子体后，仪器预热稳定 30 min。用质谱仪调谐液（5.7.6）对仪器的灵敏度、氧化物和双电荷进行调谐，在仪器的灵敏度、氧化物和