电感耦合等离子体质谱仪测试土壤中的锡.pdf

广东化工2023年 第16期第50卷 总第498期电感耦合等离子体质谱仪测试土壤中的锡电感耦合等离子体质谱仪测试土壤中的锡王勇，唐坤，王小勇，陈丹(正和绿源检测技术(重庆)有限公司，重庆400072)摘要锡是人类使用的最古老的金属之一，随着锡的工业用途不断拓展，锡的开采、选矿、冶炼和加工得到了快速发展，逐步形成了门类齐全的锡产业，导致土壤中出现锡超标。研究石墨消解和微波消解提取土壤中锡，用电感耦合等离子体质谱仪进行分析，测试不同消解方式样品，结果证明微波消解效果更佳。关键词土壤；电感耦合等离子体质谱仪；石墨消解；微波消解；不确定度中图分类号TQ文献标识码A文章编号1007-1865(2023)16-0178-04Determination of Tin in Soil By Inductively Coupled Plasma Mass SpectrometryWang Yong,Tang Kun,Wang Xiaoyong,Chen Dan(Zhenghe Green Source Testing Technology(Chongqing)Co.,Ltd.,Chongqing 400072,China)Abstract:Tin is one of the oldest metals used by humans.With the continuous expansion of its industrial use,the mining,beneficiation,smelting,andprocessing of tin have developed rapidly,gradually forming a comprehensive tin industry,leading to the occurrence of excessive tin in the soil.The graphitedigestion and microwave digestion were studied to extract tin from soil,which was analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometer.Samples of differentdigestion methods were tested,and the results showed that microwave digestion was better.Keywords:soil；inductively coupled plasma mass spectrometer；graphite digestion；microwave digestion；uncertainty1引言引言锡是一种金属元素，无机物，普通形态的白锡是一种有银白色光泽的的低熔点金属，在化合物中是二价或四价，常温下不会被空气氧化，自然界中主要以二氧化物(锡石)和各种硫化物(例如硫锡石)的形式存在。它可以持续给植物提供必要的营养，促进植物的生长发育，同时也促进各种农作物的产量，因此，土壤中的锡测定显的尤为重要。2主要用途主要用途(1)锡是一种质地较软的金属，熔点较低，可塑性强。它可以有各种表面处理工艺，能制成多种款式的产品，如茶具、花瓶等工艺品；(2)金属锡还可以做成锡管和锡箔，用在食品工业上，可以保证清洁无毒；(3)锡还可以用来制造镀锡铁皮，既能抗腐蚀，又能防毒。广泛用于军工、仪表、电器以及轻工业的许多产品上；(4)锡还是人体不可或缺的微量元素，促进蛋白质和核酸的合成，有利于身体的生长发育，并且组成多种酶以及参与黄素酶的生物反应，能够增强体内环境的稳定性等。总之，锡，这古老的金属。在现代科技飞速发展的今天，用途将越来越广泛，前景将更加广阔。3主要危害主要危害3.1生理功能各种微量元素的生理功能都是多方面的，锡也不例外。其主要的生理功能表现在抗肿瘤方面。因为锡在人体的胸腺中能够产生抗肿瘤的锡化合物，抑制癌细胞的生成。有专家发现乳腺癌、肺肿瘤、结肠癌等疾病患者的肿瘤组织中锡含量比较少，低于其它正常的组织。此外，锡还促进蛋白质和核酸的合成，有利于身体的生长发育；并且组成多种酶以及参与黄素酶的生物反应，能够增强体内环境的稳定性等。3.2与健康的关系人体内缺乏锡的症状很少，据目前所知，人体内缺乏锡会导致蛋白质和核酸的代谢异常，阻碍生长发育，尤其是儿童，严重者会患上侏儒症。但是人们食入或者吸入过多的锡，就有可能出现头晕、腹泻、恶心、胸闷、呼吸急促、口干等不良症状，并且导致血清中钙含量降低，严重时还有可能引发肠胃炎。而工业中的锡中毒，则会导致神经系统、肝脏功能、皮肤粘膜等受到损害。目前，土壤锡没有相关的环境测试标准。根据元素本身性质，土壤中的锡含量测定主流方法主要有两种，即化学分析法和X射线荧光法。化学分析法是常用的测定土壤中锡含量的方法。它通过将取样的土壤经过高温碳化或硫化处理，将锡化成锡硫化物，然后用碘量法、影子比色法或光谱分析方法测定其中的锡含量。X射线荧光法是采用能够发射X射线的X射线源，将该X射线照射到样品表面，以激发其中的锡原子，将其能量转化成可见光谱，并从中检测其中的锡含量。4实验实验4.1仪器及条件安捷伦电感耦合等离子体质谱仪7800(仪器条件见表1)，莱伯泰科石墨消解仪ED54-iTouch，屹尧微波消解仪WX8000。表表1仪器条件仪器条件Tab.1Instrument conditions参数名称参数参数名称参数射频功率1550 W雾化器高盐/同心雾化器等离子气流量15 L/min采样锥/截取锥镍/铂锥载气流量1 L/min采样深度8 mm辅助气流量1 L/min分析模式碰撞反应池氦气流量5 L/min蠕动泵转速0.3 r/s雾化室温度2积分时间0.3 s重复次数3次每峰测定点数3个4.2试剂及标液优级纯盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸(新采购试剂均需进行试剂验收确保无干扰)；锡标准溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心，有证标物)；标土GSS36和GSS32(中国地质科学院地球物理地球化学勘察研究所，有证标物)。4.3校准曲线及线性分别移取0.00 mL、0.10 mL、0.25 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、2.50 mL浓度为500 g/L的锡标准使用液于50 mL容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至标线，混匀，相应浓度为0.00、2.00、5.00、10.0、20.0、40.0、50.0 g/L。收稿日期2023-04-27作者简介王勇(1988-)，男，重庆人，学士，大学本科，主要研究方向为环境检测及治理。2023年 第16期广东化工第50卷 总第498期179表表2标准曲线标准曲线Tab.2Standard标线点梯度点/(g/L)浓度RSDCPS10NA691.7320.4246.51845.3332.5873.07767.7345.0581.014444.3259.3910.826315.59620.1541.555640.92725.1030.668806.13锡标准曲线线性回归方程为Y=2729.6x+506.92，相关系数r=0.9997，符合检测技术要求。4.4检出限测定检出限采取空白加标获取10组平行测定数据，计算出10次测试结果标准偏差，以自由度为n-1，置信度99%时的t值分布值计算结果。石墨消解：在10份于50 mL聚四氟乙烯消解管中分别加入0.5 mL 500 g/L锡标准储备液，用水润湿后加入5 mL盐酸，于通风橱内石墨消解仪上100消解45 min，加入9 mL硝酸加热30 min，加入5 mL氢氟酸加热30 min，稍冷，加入1 mL高氯酸，加盖120加热3 h；开盖，150加热至冒白烟。加入3 mL 1%硝酸，温热溶解剩余残渣，全量转移至25 mL容量瓶，用1%硝酸定容摇匀，静置取上清液上机。按照0.25 g取样计。微波消解：在10份于聚四氟乙烯消解管中分别加入0.2 mL500 g/L锡标准储备液，加入6 mL王水，放入微波消解仪中，参考仪器条件3进行消解，消解完成冷却后用慢速定量滤纸过滤到50 mL聚乙烯容量瓶中，用水定容。按照0.1 g取样计。表表3仪器条件仪器条件Tab.3Instrument conditions步骤升温时间/min目标温度/保持时间/min1512022415053518540表表4检出限结果检出限结果Tab.4Detection iimit resultmg/kg测试参数试验1试验2试验3试验4试验5试验6试验7试验8试验9试验10平均值标准偏差t值检测限测定下限石墨消解结果0.7230.7190.6590.6710.6660.6290.6220.6840.7420.6350.6750.0422.820.120.48微波消解结果0.9110.9490.9020.8920.8530.8810.8340.9320.8620.8450.8860.0382.820.110.44根据表4结果，检出限满足测试要求。4.5精密度和正确度的测定精密度采取石英砂加标，平行测定30组数据，分别计算平均值，标准偏差，相对标准偏差。石墨消解：准确称取0.25 g石英砂30份于聚四氟乙烯消解管中，其中10份加入0.50 mL(500 g/L)锡标准使用液，其中10份加入2.50 mL(500 g/L)锡标准使用液，10份加入4.50 mL(500 g/L)锡标准使用液。用水润湿后加入5 mL盐酸，于通风橱内石墨消解仪上100消解45 min，加入9 mL硝酸加热30 min，加入5 mL氢氟酸加热30 min，稍冷，加入1 mL高氯酸，加盖120加热3 h；开盖，150加热至冒白烟。加入3 mL 1%硝酸，温热溶解剩余残渣，全量转移至25 mL容量瓶，用1%硝酸定容摇匀，静置取上清液上机。微波消解：准确称取0.1 g石英砂30份于聚四氟乙烯消解管中，其中10份加入0.20 mL(500 g/L)锡标准使用液，其中10份加入1.0 mL(500 g/L)锡标准使用液，10份加入5.0 mL(500 g/L)锡标准使用液。加入6 mL王水，放入微波消解仪中，参考仪器条件3进行消解，消解完成冷却后用慢速定量滤纸过滤到50 mL聚乙烯容量瓶中，用水定容。表表5测试结果测试结果Tab.5Test resultmg/kg参数试验1试验2试验3试验4试验5试验6试验7试验8试验9试验10平均值标准偏差回收率/%相对标准偏差/%石墨消解0.7230.7190.6590.6710.6660.6290.6820.7340.6470.7040.6830.0468.35.24.033.974.034.064.174.194.253.873.764.314.060.1781.34.27.237.217.077.017.217.126.947.376.826.977.100.1671.02.3微波消解0.9110.9490.9030.8920.8520.8810.8420.9210.8670.9090.8930.0389.33.78.979.249.358.869.479.068.558.799.148.649.010.3090.13.446.7244.3745.6743.9845.2346.0645.6544.1946.2443.8145.191.0490.42.3根据表5结果，精密度和正确度满足测试要求。4.6标土测试结果表表6测试结果测试结果Tab.6Test resultmg/kg次数微波消解结果GSS36微波消解结果GSS32石墨消解结果GSS36石墨消解结果GSS3213.471.632.791.5423.371.893.111.4633.221.683.141.3243.261.763.121.5653.321.662.921.2063.491.713.101.4973.461.762.961.3383.481.742.741.40续表6次数微波消解结果GSS36微波