摘要：建立微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法同時(shí)測定土壤及對應(yīng)耕作物小麥中8種重金屬元素（Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb）含量的方法，比較不同的酸消解體系對土壤消解效果的影響。通過優(yōu)化儀器參數(shù)、選擇¹⁰³Rh作單一內(nèi)標(biāo)元素校正土壤基體的干擾及儀器信號漂移，并編輯校正方程消除質(zhì)譜干擾等，實(shí)現(xiàn)對土壤、小麥籽粒及小麥粉中重金屬元素的準(zhǔn)確測定。結(jié)果表明：以HNO₃-H₂O₂-HF（5：2：2）為消解液體系微波消解土壤時(shí)，樣品消解完全巨效果最佳;各元素均呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r²）≥0.9995;檢出限在0.005～0.15μg/L之間。土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07454（GSS-25）和小麥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSB10046（GSB-24）的測定值與標(biāo)準(zhǔn)值吻合，加標(biāo)回收率在93.4%f 103.6%范圍內(nèi)，方法精密度和準(zhǔn)確度高。實(shí)際樣品結(jié)果顯示，土壤中Cd、Pb達(dá)到3級中污染水平;對應(yīng)小麥籽粒和小麥粉中重金屬元素與土壤存在一定的同源性，重金屬元素更易富集于小麥籽粒中，其中Cd污染最嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體質(zhì)譜法;微波消解;土壤;重金屬;小麥

中圖分類號：O657.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-5124（2019）05-0085-08

收稿日期：2019-01-17;收到修改稿日期：2019-03-03

基金項(xiàng)目：河南省土壤重金屬污染監(jiān)測與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目（2017205）

作者簡介：徐聰（1990-），女，山西河津市人，碩士，研究方向光譜質(zhì)譜分析。

通信作者：池海濤（1978-），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布市人，副研究員，博士，研究方向原子光譜分析。

0 引言

工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。工業(yè)生產(chǎn)中排放的廢水、廢氣、廢渣，生活垃圾及農(nóng)藥化肥中的重金屬元素滲入土壤、地下水和地表水[1]。2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，我國耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，部分地區(qū)污染嚴(yán)重，其中無機(jī)重金屬元素的污染問題尤其突出[2-3]。耕地土壤為作物的生長提供必須的水分和養(yǎng)分，其中的重金屬污染伴隨著吸附、浸漬等物化過程，遷移至水體甚至作物中。小麥作為我國第二大糧食作物，土壤重金屬污染不僅影響作物的生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)也可通過食物鏈危及人類健康。因此，建立一種簡單高效、高準(zhǔn)確度與靈敏度的分析方法，測定耕地土壤及其小麥中的重金屬元素含量對評價(jià)土壤污染水平具有重要意義。

土壤中無機(jī)重金屬污染種類主要包括鉻（Cr）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鎳（Ni）、鉆（CO）、釩（V）、鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鉛（Pb）、銻（Sb）等多種元素[4]，其傳統(tǒng)測定方法主要采用HJ/T166-2004《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的原子熒光、原子吸收及電感耦合等離子體光譜法（ICP-AES）[5-10]。原子熒光與原子吸收法操作繁瑣，不能實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測定，ICP-AES法雖能同時(shí)檢測，但靈敏度不夠。相較于上述傳統(tǒng)方法，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）特有的高靈敏度和精度、寬線性動態(tài)范圍、強(qiáng)抗基體干擾能力以及高效率分析等優(yōu)點(diǎn)[11]，能更好地滿足基體復(fù)雜土壤樣品中重金屬元素含量的測定[12-16]。

重金屬元素測定的關(guān)鍵在于前處理消解，土壤中重金屬元素主要以氧化物形態(tài)存在，常規(guī)的濕法消解、干灰化法消解效果不佳[17];微波消解則是一項(xiàng)結(jié)合密閉高壓和微波進(jìn)行消解的前處理技術(shù)，具有高效快速、密閉污染小、試劑用量少、元素不易損失（如揮發(fā)組分Hg、As）、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，在樣品前處理方面的應(yīng)用日趨成熟[17-19]。同學(xué)全等[14]以HNO₃-HCl-HF體系作為酸消解體系，采用全自動石墨消解儀處理土壤樣品，實(shí)現(xiàn)了As、Hg、Se、Sb4種元素殘留量的測定。Peng等[3]采用HNO₃-HCl--HF作為微波消解體系，除Mn、Sr、Ba、Fe等半金屬外，大部分金屬元素消解效果良好;采用HNO₃-HCl-HClO₄-HF濕法消解，消解溫度為180℃時(shí)消解效果最佳，但易造成As、Pb等元素的揮發(fā)損失。

本研究采用微波消解前處理土壤，選擇HNO₃-H₂O₂-HF酸體系，通過優(yōu)化-HF酸的比例消解土壤，該消解體系比國標(biāo)[20]中規(guī)定的HNO₃-HCl-HClO₄--HF的酸消解體系使用的化學(xué)試劑種類和用量更少;小麥則采用方法成熟的HNO₃-H₂O₂體系微波消解[13]，減少干擾因素的同時(shí)提高前處理效率。以單元素¹⁰³Rh作內(nèi)標(biāo)，He碰撞反應(yīng)池技術(shù)結(jié)合干擾校正方程強(qiáng)力消除干擾，建立了ICP-MS準(zhǔn)確測定土壤及其耕作物小麥中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb 8種重金屬元素的測定方法，并對土壤及其耕作物小麥中的重金屬含量進(jìn)行污染相關(guān)性分析，為土壤環(huán)境及糧食作物安全監(jiān)測相關(guān)研究提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

7700x電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國Agilent公司，配有自動進(jìn)樣器及MassHunter軟件操作系統(tǒng);Mettler Toledo XS204電子分析天平：瑞士梅特勒一托利多公司，最小分度0.1 mg; Ethos高級微波消解儀：意大利Milestone公司;VB24 Plus電熱消解儀：北京萊伯泰科公司;Milli-Q超純水處理系統(tǒng)：美國Millipore公司;PXS-215型離子酸度計(jì)：上海雷磁;99.99%高純液氫：北京永圣氣體科技有限公司。

硝酸、鹽酸、氫氟酸，均為Mos級，購于美國Merck公司;高氯酸、過氧化氫為優(yōu)級純，購自北京化學(xué)試劑廠;鉻、鎬、銅、鋅、砷、鉛、鎳混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（10mg/L，Part#5183-4682），鏗、鉆、銘、柿、銥調(diào)諧溶液（10μg/1），汞單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（10mg/1），購自美國Agilent公司;佬單元素內(nèi)標(biāo)溶液（1000mg/1），國家鋼鐵材料測試中心;土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品GBW07454（GSS-25），小麥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSB 10046（GSB-24），地球物理地球化學(xué)勘探研究所（IGGE）。I-1、I-2、I-3土壤、小麥籽粒及小麥粉樣品均由河南省土壤重金屬污染監(jiān)測與修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。實(shí)驗(yàn)過程中所用超純水電阻率為18.2 MO-cm，聚四氟乙烯管、容量瓶等均用HNO₃（1+4）浸泡24 h以上用超純水沖洗后備用。

1.2樣品采集

本實(shí)驗(yàn)選取遠(yuǎn)離公路、工廠等污染源，具有代表性的農(nóng)田作為取樣地點(diǎn)。將土壤樣品置于陰涼處自然風(fēng)干，剔除植物根系、有機(jī)殘?jiān)翱梢娗秩梭w，搗碎后過100目篩;對應(yīng)小麥樣品去殼，取其籽粒部分，用自來水和去離子水沖洗干凈，于40℃烘干，粉碎后取樣;小麥粉則由籽粒磨粉加工而成。

1.3標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

采用重量法準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成質(zhì)量濃度為1.0mg/L的Cr，Cu，Zn，Ni，As、Cd、Ph標(biāo)準(zhǔn)儲備液。再分別準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的混合元素儲備液，采用2%硝酸溶液逐級稀釋成不同濃度范圍的標(biāo)準(zhǔn)溶液。其中As、Cd標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度為：0，5.00，10.0，20.0，50.0，100μg/L，Cu，Ni標(biāo)準(zhǔn)系列質(zhì)量濃度為：0，10.0，20.0，50.0，100，200μg/L; Cr，Zn，Ph標(biāo)準(zhǔn)系列濃度為：0，20.0，50.0，100，200，500μg/La樣品測定時(shí)根據(jù)實(shí)際情況采用2%硝酸進(jìn)行稀釋以降低基體效應(yīng)并保證元素濃度在標(biāo)曲范圍內(nèi)。同法配制汞元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，質(zhì)量濃度為0.10，0.50，1.0，2.0，5.0 wg/l.。

自動調(diào)諧液及內(nèi)標(biāo)鍺溶液分別用2%硝酸稀釋成質(zhì)量濃度為1.0 wg/l.和200μg/L的工作溶液;測定時(shí)樣品溶液和內(nèi)標(biāo)溶液由三通閥連接分別從樣品管和內(nèi)標(biāo)管進(jìn)樣。

1.4樣品前處理

研磨好的樣品在烘箱中于105℃烘干。土壤及其作物均采用微波消解法前處理。

土壤的消解：準(zhǔn)確稱取0.1 g（精確到0.000 1 g）土壤于聚四氟乙烯的微波消解罐中，加入少量超純水使樣品濕潤，分別加入5 mL HNO。、3 mL -HF、2 mLHZOZ，混勻后蓋好消解蓋，放置通風(fēng)廚中過夜。第二日密封好后裝人微波消解儀中，連接好溫度傳感器，按照設(shè)定的消解程序進(jìn)行反應(yīng)：于5min內(nèi)升至120℃，保持5min;再升溫15min至180℃，保持30min;繼續(xù)升溫20min至210℃，保持40min，可重復(fù)2-3次微波程序直至消解完全。

小麥、面粉的消解：準(zhǔn)確稱取1.0 g（精確到0.0001 g）小麥、面粉于聚四氟乙烯的微波消解罐中，加入少量超純水浸潤，分別加入5 mLHNO₃，2 mLH₂O₂，混勻，由于糧食的含氮量較高，常溫反應(yīng)明顯，在通風(fēng)廚中放置3h后，密封裝人微波消解儀中，按照設(shè)定的消解程序進(jìn)行反應(yīng)：于5min內(nèi)升至120℃，保持10min;再升溫10min至160℃，保持30min，至消解完全。

消解功率設(shè)為1500 W，待消解完畢，冷卻至室溫，取出微波消解罐，為防止As，Hg等易揮發(fā)元素的損失及-HF酸對進(jìn)樣系統(tǒng)的腐蝕，80℃下在電熱消解儀上趕酸至近干，用2%硝酸溶液洗滌數(shù)次消解內(nèi)管及蓋，將消解液轉(zhuǎn)入25 ml，容量瓶中，加入適量金元素以消除記憶效應(yīng)，用2%硝酸溶液定容至刻度，搖勻靜置待測;同時(shí)制備2個(gè)空白溶液。

測定土壤的酸堿性：稱取log土壤樣品于loo ml，燒杯中，按照水土比為2.5：1的質(zhì)量比例，用量筒量取25 n止蒸餾水加入燒杯中，攪拌2min后，靜置30min，用校準(zhǔn)后的酸堿計(jì)測定。

1.5 ICP-MS儀器工作參數(shù)

采樣錐及截取錐經(jīng)長期使用，表面和錐孔孔徑會發(fā)生變化，因此測試前需采用1.0 wgiL的鏗、鉆、佗、柿、銥調(diào)諧液對儀器進(jìn)行自動調(diào)諧，通過調(diào)整矩管位置，離子透鏡電壓，質(zhì)量軸等，使儀器的靈敏度、分辨率、氧化物及雙電荷產(chǎn)率等指標(biāo)達(dá)到測定要求。調(diào)諧優(yōu)化后的ICP-MS參數(shù)如表I所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 內(nèi)標(biāo)的選擇及干擾校正

ICP-MS在分析過程受到質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾的影響，樣品的基體效應(yīng)、同質(zhì)異位素、多原子離子、氧化物等都是影響ICP-MS結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素[21-22]。土壤及小麥的高鹽基體效應(yīng)是ICP-MS分析過程中非質(zhì)譜干擾的典型體現(xiàn)，易造成儀器信號漂移，且干擾程度與基體性質(zhì)密切相關(guān)。一般采用優(yōu)化儀器參數(shù)、稀釋樣品及在線內(nèi)標(biāo)校正等措施來降低乃至消除干擾。

優(yōu)化后的儀器參數(shù)見1.5節(jié)，而內(nèi)標(biāo)元素的選擇對于降低基體干擾、實(shí)現(xiàn)重金屬元素的準(zhǔn)確測定至關(guān)重要。內(nèi)標(biāo)的選擇原則首先是樣品中不含該元素，由于土壤基體成分復(fù)雜，含有多種元素，需要先采用半定量全掃描的方式確定全元素的含量分布，測試后發(fā)現(xiàn)土壤中含有常用的內(nèi)標(biāo)元素Sc、Ge、In、Tb、Bi等，而¹⁰³Rh元素相比含量較低，與待測元素¹¹¹Cd的占比為0.73‰。趙小學(xué)等[23]研究發(fā)現(xiàn)采用單一的內(nèi)標(biāo)¹⁰³Rh元素即可實(shí)現(xiàn)對土壤復(fù)雜基體樣品中不同質(zhì)量段、多金屬元素的同時(shí)測定。因此，本方法選擇¹⁰³Rh作為內(nèi)標(biāo)元素，并根據(jù)待測元素與內(nèi)標(biāo)的計(jì)數(shù)比率來補(bǔ)償基體效應(yīng)，其內(nèi)標(biāo)回收率能較好的控制在80%～120%之間。同時(shí)，Cr、Cd、Cu、Zn、As、Pb混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中高含量的K、Ca、Na、Mg、Fe等元素對土壤和小麥的高鹽基體也有一定的基體補(bǔ)償效應(yīng)。

2.2 同位素的選擇及干擾校正

ICP-MS法的質(zhì)譜干擾包括同質(zhì)異位素、⁴⁰Ar³⁵Cl⁺、³⁵Cl¹⁶O¹H⁺、⁴⁰Ar³⁵Cl¹⁶O⁺等多原子離子及氧化物、雙電荷干擾等[22];多原子離子干擾是ICP-MS分析土壤和小麥樣品時(shí)的主要質(zhì)譜干擾來源?？衫脙?yōu)化儀器參數(shù)、選擇He模式碰撞反應(yīng)池技術(shù)及編輯干擾校正方程予以解決。

將儀器自動調(diào)諧至最佳狀態(tài)，優(yōu)化氧化物、雙電荷及多原子離子指數(shù)，結(jié)果見1.5節(jié)。同一元素的不同同位素受到的干擾程度與操作條件、樣品基質(zhì)密切相關(guān)，因此選擇干擾較少、豐度較高的同位素測定，各元素的同位素質(zhì)量數(shù)分別為⁵²Cr、⁶⁰Ni、⁶³Cu、⁶⁶Zn、⁷⁵As¹¹⁴Cd、²⁰²Hg、²⁰⁸Pb。在土壤和小麥樣品的分析中，由于待測元素⁵²Cr受³⁶Ar¹⁶O⁺、³⁷CI¹⁵N⁺、⁴⁰Ar¹²C⁺、³⁵Cl¹⁶O¹H⁺，⁷⁵As受⁴⁰Ar³⁵Cl⁺，¹¹¹Cd受⁹⁴Zr¹⁶O¹H⁺等多原子離子的干擾，必須采用He模式的碰撞反應(yīng)池技術(shù)來降低干擾。但對于As、Cd、Pb元素僅采用動能歧視不足以消除干擾，故還需選擇EPA200.8推薦的干擾校正方程進(jìn)一步校正。幾種元素的校正方程如下式所示：

⁷⁵As=M⁷⁵-3.127M⁷⁷+2.549M⁸²

²⁰⁸Pb=M²⁰⁶+M²⁰⁷+M²⁰⁸

¹¹¹Cd=0.764M¹⁰⁶-1.073M¹⁰⁸+M¹¹¹

2.3 酸消解體系的確定

土壤中含有大量的硅酸鹽及各種有機(jī)質(zhì)，基體成分復(fù)雜，因此在其前處理過程中，選擇合適的酸消解體系對于重金屬的溶出及準(zhǔn)確測定至關(guān)重要。HNO₃的強(qiáng)氧化性和低酸干擾效應(yīng)是樣品無機(jī)化的首選試劑，高溫下可將土壤中的大部分有機(jī)質(zhì)氧化成二氧化碳和水，而H₂O₂可有效地輔助HNO₃消解土壤中復(fù)雜的有機(jī)質(zhì)和金屬氧化物;-HF則可以破壞土壤基質(zhì)中的難溶硅酸鹽及礦物鹽晶格結(jié)構(gòu)，HClO₄的高氧化能力及強(qiáng)溶解能力能使富集于礦物晶格或腐殖質(zhì)中的金屬元素進(jìn)一步析出。HCl與HNO₃構(gòu)成的逆王水體系，能更好地氧化消解樣品中的金屬與有機(jī)質(zhì)[24-25]。

本方法設(shè)計(jì)5種不同的酸消解體系為A：HNO₃-H₂O₂-HF（5：2：2）、B：HNO₃-HCl-H₂O₂（5：2：2）、C：HNO₃-HClO₄-H₂O₂（5：2：2）、D：HNO₃-HCl-H₂O₂-HF（5：1：2：1）、E：HNO₃-HClO₄-H₂O₂-HF（5：1：2：1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，均按照1.4中微波消解程序?qū)ν寥罉?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)消解前處理，分別做6個(gè)平行樣，各重金屬含量結(jié)果及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）見表2。

實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，A：HNO₃-H₂O₂-HF（5：2：2）的消解液清澄透明，無任何沉淀與懸浮物，表明土壤基質(zhì)消解完全;D：HNO₃-HCl-H₂O₂-HF（5：1：2：1）與E：HNO₃-HClO₄-H₂O₂-HF（5：1：2：1）消解液雖澄清，但有少許白色沉淀;而B：HNO₃-HCl-H₂O₂（5：2：2）與C：HNO₃-HClO₄H₂O₂（5：2：2）的消解液在定容后均呈懸濁狀態(tài)，有灰色沉淀懸浮，說明其未消解完全。結(jié)合表2中結(jié)果可以看出，A、D、E3種含有-HF酸的消解體系處理完樣品后，Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb 8種元素的測定結(jié)果明顯高于B、C兩種不含-HF酸消解體系的結(jié)果，且均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，其中采用A：HNO₃-H₂O₂-HF（5：2：2）的處理結(jié)果比D、E兩組更接近標(biāo)準(zhǔn)值，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD在0.95%～4.4%之間;且D、E兩組中Cd元素測定結(jié)果偏低。這是因?yàn)橥寥赖闹饕煞譃橛袡C(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)，而礦物質(zhì)中硅酸鹽含量最高，-HF酸的加入能破壞硅酸鹽晶格，而且在高溫消解過程中，需足夠量的HF酸才能完全破壞硅酸鹽晶格結(jié)構(gòu)，使難溶金屬元素完全釋放出來，因此A組-HF酸的占比優(yōu)于其他組。且與傳統(tǒng)的HNO₃-HCl-HClO₄-HF消解體系相比，采用A：HNO₃-H₂O₂-HF（5：2：2）酸消解體系處理土壤樣品，減少了酸的種類和數(shù)量，同時(shí)避免了HClO₄和HCl中氯離子的引入導(dǎo)致的⁴⁰Ar³⁵Cl⁺、³⁷Cl¹⁶O⁺、³⁷Cl¹⁶O¹H⁺等多原子離子的質(zhì)譜干擾及HClO₄在密閉條件下加熱時(shí)的爆炸危險(xiǎn)。因此，綜合以上結(jié)果選擇A：HNO₃-H₂O₂-HF（5：2：2）體系消解土壤樣品。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

儀器的各項(xiàng)工作參數(shù)優(yōu)化完成后，建立8種元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線。儀器分析過程中內(nèi)標(biāo)管應(yīng)始終插在內(nèi)標(biāo)液中，進(jìn)樣針依次由低濃度到高濃度對標(biāo)液（包括空白）進(jìn)行測定。以各元素的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，試液中待測元素的計(jì)數(shù)與內(nèi)標(biāo)銠計(jì)數(shù)的比值為縱坐標(biāo)（Ratio），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明，這8種重金屬元素的線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均在0.9995以上。

對樣品空白溶液平行測定11次，由空白溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率b，根據(jù)檢出限的計(jì)算公式LOD=3.3σ/b、即可得到檢出限（見表3）0該方法所得各元素的檢出限在0.005～0.15μg/L之間。

2.5 方法的精密度與準(zhǔn)確度

采用建立的方法分別對土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07454（GSS-25）和小麥標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSB10046（GSB-24）進(jìn)行分析，各平行制備6份，以相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）來驗(yàn)證方法的精密度。方法的準(zhǔn)確度則通過加標(biāo)回收率考察，在土壤樣品中分別加入40.0μg/L的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb標(biāo)準(zhǔn)溶液和0.40μg/L的Cd、Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液;小麥樣品中分別加入80.0μg/L的Cu、Zn、Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液、4.0μg/L的Cr、Ni、Pb和2.0μg/L的As、Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4。結(jié)果表明測定值與標(biāo)準(zhǔn)值吻合，方法精密度RSD均小于5%，加標(biāo)回收率均在93.4%～103.6%之間，表明方法的精密度良好，準(zhǔn)確度高，具有較好可靠性。

2.6 樣品測定及重金屬污染評價(jià)

參照已建立的方法，分別以HNO₃-H₂O₂-HF（5：2：2），HNO₃-H₂O₂（5：2）為酸消解體系，微波消解土壤、小麥及面粉樣品，選擇103作在線內(nèi)標(biāo)校正，對采集的具有代表性的3塊農(nóng)田耕層土壤及對應(yīng)收獲期小麥籽粒、粘磨成粉后所得樣品進(jìn)行分析。

根據(jù)單因子污染指數(shù)法，以GB 15618-2008《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)[4]評價(jià)土壤的重金屬累積污染程度。公式為P_i=C_i/S_i，其中，P_i為土壤中污染物的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，C_i為污染物的實(shí)測質(zhì)量濃度（mg/kg），S_i為重金屬元素在土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-2008）Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)中的限值，污染指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)[22]見表5。由實(shí)驗(yàn)測得土壤平均PH值為8.1，呈弱堿性，各元素在堿性條件下的限值見表6。小麥則采用農(nóng)業(yè)部制定的NY861-2004標(biāo)準(zhǔn)[26]來評價(jià)重金屬環(huán)境污染現(xiàn)狀。

結(jié)合表6可知，土壤、小麥籽粒及粉3種樣品中Cr、Ni、Cu、Zn、As 5種重金屬元素含量均在限值以內(nèi)，表明均未受該5種元素的污染。土壤中Cd、Hg、Pb 3種元素的平均超標(biāo)率為139%、78.67%、117%，單因子指數(shù)P_i分別為2.39，1.79，2.17，元素含量排序?yàn)镻b>Cd>Hg，其中Cd、Pb達(dá)到3級中污染水平。小麥籽粒及面粉中則Cd均超標(biāo)，平均超標(biāo)率分別為289%和167%，這可能是因?yàn)樾←湆d元素的吸收能力較強(qiáng)，Cd元素較容易遷移至小麥籽粒中，表明Cd對土壤的重金屬污染最嚴(yán)重。從各土壤與對應(yīng)小麥粉中Cd元素的污染情況可以看出，小麥與土壤之間的重金屬元素存在同源性，其受土壤重金屬污染的影響較大。土壤與作物之間重金屬元素污染的相關(guān)性研究有待后續(xù)進(jìn)行詳細(xì)研究[27-28]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)I-1、I-2、1-3小麥粉中的Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb元素均比對應(yīng)的小麥籽粒中的含量低，重金屬元素易富集在籽粒中。

3 結(jié)束語

本文建立了微波消解一ICP-MS法同時(shí)測定農(nóng)田土壤及小麥中8種重金屬元素的方法，通過優(yōu)化土壤酸消解體系，采用HNO₃-HF-H₂O₂（5：2：2）消解體系，微波消解處理樣品后，Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb8種重金屬全部溶出，高效環(huán)保且元素?fù)p失小、污染少;采用103Rh單一內(nèi)標(biāo)在線校正，碰撞池結(jié)合干擾校正方程使土壤中的基體干擾和共存干擾效應(yīng)得以消除。該方法快速高效，準(zhǔn)確度及精密度高，適用于土壤及其作物中的重金屬的測定。樣品測定結(jié)果表明土壤中Cd、Hg、Pb污染嚴(yán)重，小麥?zhǔn)芡寥乐亟饘傥廴镜挠绊懞艽?，且各重金屬元素主要集中于小麥籽粒中，其中Cd元素超標(biāo)率達(dá)到100%以上，污染嚴(yán)重。

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（編輯：莫婕）