隨著工業(yè)化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，過量的農(nóng)藥、化肥被使用，工業(yè)廢水的污染、大氣的污染、重金屬污染、固體垃圾污染等等因素導(dǎo)致農(nóng)業(yè)發(fā)展環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問題日益突出，甚至爆出了震驚世人的湖南鎘大米事件，種種跡象表明土壤中的重金屬元素含量正在逐步得到各界工作者的重視。

關(guān)于土壤的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)共645項(xiàng)，其中關(guān)于各項(xiàng)關(guān)鍵物質(zhì)檢測的則有273項(xiàng)，涉及到的檢測手段有目測法、分光光度法、原子吸收法、X射線熒光光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）等等。與其他檢測手段相比，ICP-OES具有線性范圍寬、操作簡便、速度快、精密度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢因而備受科研工作者青睞。上述標(biāo)準(zhǔn)中，利用ICP-OES檢測土壤中元素總量的標(biāo)準(zhǔn)分別是《土壤和沉積物11種元素的測定堿熔-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》（HJ 974-2018）、《森林土壤銅、鋅、鐵、錳全量測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》（LY/T 3129-2019）。前者對土壤前處理的方式是堿熔，后者的前處理方式是酸溶。因?yàn)樗崛芊ㄏ馔寥罆r(shí)加入氫氟酸并趕酸會使得硅損失，導(dǎo)致硅元素的含量無法測定，且在不含氫氟酸的溶液中鈦元素不穩(wěn)定，因此需要使用堿熔法對土壤進(jìn)行前處理，而后測定土壤中的硅、鈦等元素含量。

以《土壤和沉積物11種元素的測定堿熔-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》（HJ 974-2018）為參考，本應(yīng)用報(bào)告采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）對4種土壤質(zhì)控樣GSS-29、GSS-1a、GSS-3a、GSS-6a中的硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵、錳、鋇、釩、鍶、鈦11種元素含量進(jìn)行測定。

實(shí)驗(yàn)部分

儀器

表1 電感耦合等離子發(fā)射光譜儀

表2 電感耦合等離子發(fā)射光譜儀檢測參數(shù)

試劑及標(biāo)準(zhǔn)品

      試劑：優(yōu)級純硝酸，優(yōu)級純鹽酸，優(yōu)級純碳酸鈉，光譜純四硼酸鋰，光譜純偏硼酸鋰；

      純水：18.25 MΩ·cm去離子水；

      標(biāo)準(zhǔn)溶液：Si、Ca、Mg、K、Fe、Al、Mn、Ba、V、Sr、Ti、Rh單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，1000 μg/mL，國家有色金屬研究院。

樣品處理

      先在鉑金坩堝底部加入0.5 g碳酸鈉墊底，稱取1.0 g碳酸鈉、0.1 g四硼酸鋰和0.4 g偏硼酸鋰，適當(dāng)混勻制成熔劑，再依次加入約2/3的熔劑和0.2 g(精確至 0.0001 g)土壤質(zhì)控樣，最后放入剩余的熔劑，使其鋪在混合物表面。將鉑金堝置于馬弗爐中，升溫至1000 ℃，保持 30 min，停止加熱。約5 min后用坩堝鉗夾住鉑金坩堝直立于已盛有水的陶瓷托盤中淬火，待熔融物出現(xiàn)裂紋后，取出坩堝并向坩堝內(nèi)加水直至沒過熔融物，當(dāng)熔融物與坩堝脫離后，將脫落的熔融物轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯消解杯中。取8 mL硝酸，16 mL鹽酸配制成混酸，先用少許硝酸-鹽酸混合溶液多次淋洗坩堝壁上的沉淀，淋洗液移入燒杯中，再用水沖洗坩堝，最后將剩余的硝酸-鹽酸混合溶液加入聚四氟乙烯消解杯，使熔融物全部溶解，將燒杯中的溶液轉(zhuǎn)移至500 mL塑料容量瓶中，加入一定量的銠標(biāo)準(zhǔn)溶液使得最終定容后銠的濃度為5.0000 mg/L，最后用水定容至標(biāo)線，待測。

表3 前處理不同階段樣品圖片

標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

      在表4所示的濃度范圍內(nèi)，所有待測元素線性相關(guān)系數(shù)值均大于0.99952。以空白試樣連續(xù)分析11次所得測定值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對應(yīng)的樣品濃度作為檢出限，各元素檢出限見表5。

表5 測定元素分析線、線性相關(guān)系數(shù)及方法檢出限

精密度測試

      對土壤質(zhì)控樣GSS-29的7個(gè)平行樣分別測試，其結(jié)果精密度RSD%＜ 2.58%，

準(zhǔn)確度測試

      利用上述方法分別對土壤質(zhì)控樣GSS-29、GSS-1a、GSS-3a、GSS-6a中11種元素含量進(jìn)行測試，將硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵5種元素的含量用相應(yīng)氧化物的含量表示，各含量如下表7所示，該方法可有效應(yīng)用于土壤中硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵、錳、鋇、釩、鍶、鈦11種元素含量的測試。

表7 準(zhǔn)確度測試結(jié)果 (單位：mg/kg)

注：帶*的元素和數(shù)據(jù)含量單位為10-2。

      對土壤質(zhì)控樣GSS-29進(jìn)行加標(biāo)回收率測試，每個(gè)樣品按照元素含量選擇合適的濃度進(jìn)行加標(biāo)，每個(gè)樣品的加標(biāo)回收率都在91.6% ~ 108%之間。

結(jié)語

      本文采用堿熔法處理4種土壤質(zhì)控樣，并利用ICP-OES對土壤質(zhì)控樣的硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵、錳、鋇、釩、鍶、鈦11種元素含量進(jìn)行測定。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，各元素建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性系數(shù)均大于0.99952，GSS-29中待測元素的精密度測試RSD%在0.248% ~ 2.58%范圍內(nèi)，且GSS-29中各待測元素加標(biāo)回收率在91.6% ~ 108%范圍內(nèi)，各元素方法檢出限范圍在0.360 ~ 9.18 mg/kg，說明本方法對土壤質(zhì)控樣中元素含量測定時(shí)，分析結(jié)果精密度準(zhǔn)確度良好，該方法可有效應(yīng)用于土壤樣品中硅、鈣、鎂、鉀、鋁、鐵、錳、鋇、釩、鍶、鈦11種元素含量的測定。

附錄