劉 俏

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院中心實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730046）

當(dāng)前隨著人們對(duì)礦山開(kāi)采與生產(chǎn)造成周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重污染的問(wèn)題重視程度不斷加深，使得礦山行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須實(shí)現(xiàn)其綠色開(kāi)采和生產(chǎn)。針對(duì)當(dāng)前礦產(chǎn)資源開(kāi)采中產(chǎn)生的廢水、廢氣以及廢渣等，相關(guān)研究人員對(duì)其含量進(jìn)行了測(cè)定，在礦區(qū)土壤當(dāng)中常常會(huì)含有十分豐富的銅元素、鉛元素和鋅元素等多種重金屬元素，其含量與普通土壤相比超出數(shù)十倍甚至上千倍。近幾年來(lái)隨著礦山開(kāi)采的發(fā)展不斷迅速，礦區(qū)中壤當(dāng)中的重金屬含量嚴(yán)重超出國(guó)家規(guī)定的綠色環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，并一度成為環(huán)境污染治理當(dāng)中的熱點(diǎn)話題。當(dāng)前針對(duì)土壤當(dāng)中各類(lèi)微量元素進(jìn)行測(cè)定的方法眾多，而電感耦合等離子體質(zhì)譜法（簡(jiǎn)稱(chēng)：ICP-MS）憑借其在實(shí)際應(yīng)用中具備的快捷、便利等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在針對(duì)各類(lèi)環(huán)境中微量元素的測(cè)定當(dāng)中，為環(huán)境治理提供了更加科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)，但目前該測(cè)定方法在鉛鋅礦區(qū)土壤測(cè)定的研究相對(duì)較少[2]?；诖?，本文利用該測(cè)定方法對(duì)鉛鋅礦區(qū)土壤當(dāng)中的微量元素進(jìn)行測(cè)定，并對(duì)其測(cè)定效果進(jìn)行分析。

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

為探究鉛鋅礦區(qū)土壤當(dāng)中的微量元素以及ICP-MS測(cè)定方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果，本文選擇以某鉛鋅礦去的土壤作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，根據(jù)對(duì)該樣品采集的狀況，將鉛鋅礦區(qū)土壤樣品劃分為兩類(lèi)不同類(lèi)別，分別為輕度污染土壤樣品和重度污染土壤樣品。為了確保在后續(xù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)土壤樣品交叉污染問(wèn)題，根據(jù)樣品當(dāng)中土壤的污染程度從輕到重的順序進(jìn)行排序，并利用木棒將土樣樣品磨碎進(jìn)行前處理，并去掉土壤樣品當(dāng)中可能影響測(cè)定方法測(cè)定精度的雜質(zhì)，例如植物根莖、石子、落葉等。完成上述操作后，還需要利用1.5mm尼龍篩對(duì)土壤樣品進(jìn)行過(guò)篩處理，再利用瑪瑙乳缽將其研磨成粒徑大小均不超過(guò)75μm的細(xì)粒。將按照上述操作完成處理的土壤樣品放入到烘箱當(dāng)中，并對(duì)其進(jìn)行125℃1.5h的烘干，最終將干燥的土壤樣品放入到干燥器皿當(dāng)中等待備用。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)備

為實(shí)現(xiàn)對(duì)上述土壤樣品中微量元素的測(cè)定，選用Agilent 8600b型號(hào)電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，該型號(hào)測(cè)定設(shè)備可針對(duì)地表水、土壤、廢水、大氣中顆粒物等各類(lèi)環(huán)境樣品當(dāng)中的重金屬元素進(jìn)行測(cè)定，并且能夠根據(jù)實(shí)際測(cè)定需要，構(gòu)建更加完整的操作方案。同時(shí)，該型號(hào)測(cè)定設(shè)備具有更高的靈敏度和精度，能夠滿足對(duì)鉛鋅礦區(qū)土壤中多元素的快速測(cè)定需要。在該測(cè)定質(zhì)譜儀當(dāng)中含有針對(duì)樣品質(zhì)量分析的裝置，四級(jí)桿驅(qū)動(dòng)頻率為3.2MHz，四極桿質(zhì)量數(shù)范圍為2～258amu。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需試劑包括10mg/L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，其主要成分為硝酸，在硝酸當(dāng)中引入清水，并在硝酸溶液達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)停止引入，完成對(duì)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備。在利用上述選擇的質(zhì)譜儀對(duì)土壤樣品測(cè)定時(shí)，還需要使用10mg/L的鋰元素、鈷元素、釔元素溶液作為質(zhì)譜最佳化調(diào)諧液。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用到的硝酸和氫氟酸等均采用有機(jī)純度標(biāo)準(zhǔn)的溶液，并在加入溶液時(shí)首先對(duì)其進(jìn)行亞沸二次蒸餾操作。實(shí)驗(yàn)中使用的水均為超純水，根據(jù)質(zhì)譜儀測(cè)定需要，需要確保水的電阻率始終保持為17.23MΩ·cm。針對(duì)Agilent 8600b型號(hào)測(cè)定設(shè)備對(duì)其工作條件進(jìn)行設(shè)置，將其高頻發(fā)射功率設(shè)置為1250W，等離子體氣流量設(shè)置為12.5L/min，載氣流量設(shè)置為1.05L/min。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將上述制備的土壤樣品稱(chēng)取0.05g，將其放在消解罐當(dāng)中，并添加適量超純水潤(rùn)濕，將其放置在115°C電熱板上。根據(jù)不同土壤樣本的污染程度，分別加入0.1ml～1.0ml的鹽酸溶液，用于去除樣品當(dāng)中的硫元素。待樣品不再出現(xiàn)明顯反應(yīng)后，加入1.5ml硝酸，并將樣品蒸至濕鹽狀。將樣品放入到本文上述選擇的Agilent 8600b型號(hào)測(cè)定設(shè)備當(dāng)中對(duì)其中各類(lèi)微量元素進(jìn)行測(cè)定，并同時(shí)設(shè)置一組空白組，空白組當(dāng)中空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液和試樣溶液均在線加入內(nèi)標(biāo)，以此完成整個(gè)鉛鋅礦區(qū)土壤微量元素測(cè)定實(shí)驗(yàn)。最后，將ICP-MS測(cè)定方法得出的測(cè)定結(jié)果中的回收率和測(cè)定含量記錄，將其與XRF測(cè)定方法以及土壤樣品當(dāng)中已知標(biāo)準(zhǔn)含量進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證該方法的實(shí)際應(yīng)用性能。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按照上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，將各個(gè)微量元素的回收率記錄，并繪制成如圖1所示。

圖1 測(cè)定后各微量元素回收率結(jié)果

再對(duì)圖1中各個(gè)元素的測(cè)定值、標(biāo)準(zhǔn)加入量以及測(cè)定總量分別記錄，并按照記錄得出的數(shù)據(jù)結(jié)果利用Exc軟件繪制成如表1所示。

表1 各微量元素回收結(jié)果

從圖1和表1中得到的回收結(jié)果可以看出，在進(jìn)行ICPMS測(cè)定的過(guò)程中，各個(gè)微量元素的回收率均控制在合理范圍內(nèi)浮動(dòng)，不存在飄高問(wèn)題。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

為進(jìn)一步驗(yàn)證ICP-MS測(cè)定方法在實(shí)際應(yīng)用中是否具備更高的測(cè)定精度，將上述測(cè)定結(jié)果得出五種不同微量元素的測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值和采用XRF測(cè)定方法得出的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并將結(jié)果繪制成如圖2所示。

圖2 三種微量元素含量對(duì)比

圖2是按照土壤樣品當(dāng)中微量元素標(biāo)準(zhǔn)含量及鉛鋅礦區(qū)土壤污染較重的土壤樣品進(jìn)行測(cè)定得出的二級(jí)果，將所得結(jié)果分別與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量以及XRF測(cè)定方法結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果及圖2中的內(nèi)容可以看出，ICP-MS測(cè)定在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了對(duì)XRF測(cè)定方法的優(yōu)化，解決了測(cè)定中回收率偏高的問(wèn)題，并進(jìn)一步提高了測(cè)定結(jié)果的精度，確保測(cè)定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值一致。同時(shí)，由于本文在實(shí)驗(yàn)前首先針對(duì)各類(lèi)土壤樣品進(jìn)行了硝酸消解處理，這一處理操作與其他測(cè)定方法存在差異，因此說(shuō)明這一處理操作也是實(shí)現(xiàn)對(duì)ICPMS測(cè)定方法各工作參數(shù)優(yōu)化的有效手段，證明了ICP-MS測(cè)定對(duì)鉛鋅礦區(qū)土壤中微量元素測(cè)定的可行性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文為探究ICP-MS測(cè)定方法是否能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鉛鋅礦區(qū)土壤當(dāng)中各類(lèi)微量元素含量的測(cè)定，開(kāi)展上述實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)研究得出，在進(jìn)行ICP-MS對(duì)土壤樣品測(cè)定時(shí)，通過(guò)引入硝酸溶液，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤樣品的消解處理，可為ICP-MS測(cè)定對(duì)土壤樣品中微量元素的測(cè)定提供可能，同時(shí)，通過(guò)上述測(cè)定操作得出的結(jié)果精度滿足測(cè)定要求，并且與土壤樣品測(cè)定中常見(jiàn)的XRF測(cè)定方法相比精度得到進(jìn)一步提高。