為查明查清我國土壤類型及分布規律，了解我國土壤資源現狀及變化趨勢，國務院決定自2022年起開展第三次全國土壤普查，涉及41項普查項目，并給出了相應的測試方法。其中采取電感耦合等離子體質譜技術進行分析的項目有Cu、Ni、Zn、Cd、Pb、Mo、Cr、Mn。

原理

    土壤中的元素經微波酸式萃取至溶液中，利用電感耦合等離子體質譜儀進行檢測，涉及的過程為：土壤樣品采取硝酸/鹽酸/氫氟酸/過氧化氫四酸體系，利用微波消解儀進行消解，制備成樣品溶液；所得的樣品溶液經霧化器霧化成氣溶膠，再通過霧化室篩選合適粒徑的氣溶膠送入炬管，在炬管高溫等離子體火焰中電離形成待測離子，再經過接口室進入質譜系統，分別經過離子透鏡系統，四極桿質量分析器，檢測器；其中檢測器對進入的離子進行響應，檢測電路將響應信號轉化成計數率(cps，counts per second)。再結合內標法對待測元素進行定量分析，得到最終含量。

儀器試劑

    電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS2000E，天瑞儀器)

    微波消解儀(WX-8000，帶趕酸儀，上海屹堯)

    超純水機(A10，密理博)

    硝酸(A.R.，賽嶗)

    鹽酸(A.R.，賽嶗)

    氫氟酸(G.R.，國藥集團)

    過氧化氫(UPS，蘇州晶銳)

    元素標準溶液（10mg/L，inorganic ventures）

樣品前處理

以兩個土壤標準物質(GSS-5及GSS-17，地球物理地球化學勘查研究所)為待測土壤樣品。準確稱取0.2g(精確至0.1mg)樣品于微波消解罐中，加入1mL鹽酸，4mL硝酸，1mL 氫氟酸，1mL過氧化氫，密閉后進行微波消解(微波消解程序見表1)。待微波消解完成，冷卻后取出，置于趕酸儀上，于150℃下敞口趕酸至近干；取下稍冷，加入適量超純水溶解，后定量轉移至PFA瓶中（稱重定容至50g左右）。每個樣品同批次做兩個平行樣，同時做兩個樣品空白。

表1 微波消解程序

標液配制

利用逐級稀釋法，采用1%硝酸溶液，按表2配制各待測元素標準溶液，且加入Rh元素作為內標（最終Rh濃度20μg/L）。

表2標準溶液濃度梯度（單位μg/L）

儀器工作參數

儀器熱機后，利用10μg/L Li、Co、In、Ce、U調諧液優化儀器參數，再開啟氦氣碰撞氣，優化碰撞模式下參數，所得參數見表3。

表3儀器工作參數

實驗數據

在優化的儀器工作參數下，建立標準溶液工作曲線（線性相關系數達0.999以上），再分別取待測溶液上清液上機測試。其中：取兩個平行樣測試結果的平均值為分析值；對樣品空白溶液平行測定11次，計算11次測試結果的SD，以3×SD/k（k為標準溶液工作曲線的斜率）對應的值為方法檢出限。取一份GSS-17樣品溶液進行穩定性考查，即間隔2min采集一個數據，連續采集7組數據，計算7組數據的RSD，作為穩定性指標。所得實驗數據見表4。

表4 土壤測試結果

實驗結論

    采用ICP-MS2000E電感耦合等離子體質譜儀測定土壤標準物質中Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Mo、Cd、Pb八種金屬元素含量，檢出限在2.85-117.76 ng/L之間，穩定性在0.60%-3.68%    之間，各元素測試結果與標準值相符，能夠滿足第三次全國土壤普查中關于電感耦合等離子體質譜法檢測上述各元素的要求。

參考文獻

HJ766-2015 固體廢物 金屬元素的測定 電感耦合等離子體質譜法，環境保護部，2015