ICP法测试土壤化学成分

1 仪器介绍 1.1 PQ9000：高分辨率电感耦合等离子体发射光谱仪。蔡司技术光学系统，棱镜、中阶梯光 栅两级色散，光学分辨率 0.003nm，波长范围 160～900nm，波长准确度 0.0004nm。垂 直炬管，双向观测，氩气反吹消除尾焰，尾焰消除*。轴向、轴向扩展、侧向、侧向 扩展 4 种测量方式，适合各类（有机、高盐）样品分析，满足不同浓度的同时测量。高 量子效率和紫外高灵敏度的新一代 CCD 检测器，像素分辨率 0.002nm，同时记录元素线 与其直接光谱环境，自动扣除背景。自激式、40.68MHz、0.7～1.7KW 功率可调射频发 生器，各路气体均用质量流量控制器（MFC）控制，等离子体强劲稳定。吹扫光室、检 测器用氩气又到等离子体使用，既能持续吹扫，提高灵敏度，又不额外消耗氩气，运行 成体低。组合式炬管，卡擦式定位，操作方便。仪器无需预热，开机即测。 1.2 TOPwave 微波消解仪：PM60，12 罐。

2.2 试剂和材料 2.2.1 硝酸为高纯，盐酸、氢氟酸、高氯酸为优级纯，水为一级，氩气为高纯。 2.2.2 XCCC-13A-500：Al、As、B、Ba、Be、Bi、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、 Mg、Mn、Na、Ni、P、Pb、Se、Sr、V、Zn 24 元素混合标准储备溶液：1000 mg/L，市 售。 2.2.3 La、Y、Zr、S、P 单一标准储备溶液：1000 mg/L，市售。 2.2.4 24 元素+ La、Y、Zr 混合标准系列溶液：0、0.10、0.30、0.50、1.00、5.00 mg/L，5% 硝酸。供测定微量组分：Ba、Cr、Co、Cu、Ni、Pb、P、Sr、V、Zn、Zr、Y、La 等。 2.2.5 S、P 混合标准系列溶液：0、0.50、1.00、3.00、5.00、10.00 mg/L，5%硝酸。 2.2.6 ESS-1（GSBZ50011-88）黑钙土、ESS-2（GSBZ50012-88）棕壤、ESS-3（GSBZ50013- 88）红壤和 ESS-4（GSBZ50014-88）褐土 4 个国家环境土壤标准物质。 2.3 样品分解 2.3.1 称取 0.25g（精确至 0.0001g）预先经 105～110℃干燥 2h 的国家环境土壤标准物质于 PM60 微波消解罐中，加入王水 4.0mL、氢氟酸 4.0mL 置 TOPwave 微波消解仪中分三步 溶解。同时做空白试验。 2.3.2 将消解冷却后的试液移入 50 mL 聚四氟乙烯烧杯中，加入 1.0mL 高氯酸，置电炉上低 温赶酸飞硅，直至高氯酸白烟冒尽，冷却后加入 5.0mL1+1 硝酸和 20mL 水，再加热使 盐类全部溶解，试液清亮。冷却后转移定容于 50mL 塑料容量瓶中。供测定微量组分。 2.3.3 分取上述试液 5.00mL 于 50mL 塑料容量瓶中，加入 4.5mL1+1 硝酸，用水稀释至标 线。供测定 Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、Ti、Mn 等常量组分。 2.4 测试方法 2.4.1 以样品空白和 ESS-2 做校正曲线测 ESS-1、ESS-3 和 ESS-4 的常量组分；以样品空白和 ESS-4 做校正曲线测 ESS-2 的常量组分。 2.4.2 以样品空白和 ESS-2 做校正曲线测 ESS-1、ESS-3 和 ESS-4 的微量组分。 2.4.3 以 2.2.4 与 2.2.5 的混合标准系列溶液做校正曲线测 ESS-1、ESS-2、ESS-3 和 ESS-4 的 微量组分。

3 结果与讨论 3.1 常量组分测试结果

……

3.4 讨论 （1）用土壤标准物质作标线测土壤中常量组分，结果非常准确。即使有 10 项占 31.25% 超 出定值范围，但误差很小，*在方法允许的偏差范围之内。通常方法的偏差范围比标 准物质定值的不确定度（标准偏差）范围要大。其中 ESS-1 的 CaO 偏高 0.19%，是因为 标线的 CaO 为 0.84%，而样品的 CaO 为 3.5%，超出标线 4 倍多。由此说明，样品的测 量值不能超出标准的数倍，通常在 2 倍内较准。 （2）用土壤标准物质作标线测土壤中微量组分，结果也很准确，而且比混合标准溶液作标 线更准确，尤其是 Zr、Co、Pb 等元素。原因是基体匹配好，基体影响相同。用混合标准 溶液做校正曲线测土壤中的 Zr，测定值不到标样定值的 50%，不是仪器问题，也不是干 扰问题。因为土壤是变质岩，对变质岩和沉积岩中的 Zr，酸溶是很难分解*的，即便 肉眼看见试液分解得很清亮。因此对地球化学样品中的 Zr 含量，标准样品的定值都少不 了 XRF。 （3）P、S 两种方法都测得很好。说明远紫外区的基体影响很小。S 有 182.565nm 和 181.975nm 两条谱线可用。 （4）土壤是成分复杂的天然矿物。此次 4 个标准样品，每个样品 22 个元素的测试结果，充 分证明了 PQ9000 分析复杂样品的能力——高分辨率、高灵敏度和高稳定性。 （5）凡标准样品中有并准确定值的即已给出不确定度的成分，才能作为定量分析用， 那些参考值、信息值等都不能用来定量或考核