原子荧光法和电感耦合等离子质谱法测定土壤中砷、锑的比较

原子荧光法和电感耦合等离子质谱法测定土壤中砷、锑的比较

魏小荣、李博、周颖

（湖南国标检测科技有限公司 湖南 长沙 410004）

摘 要：采用原子荧光法(AFS)和电耦合等离子质谱法(ICP-MS)测定土壤中砷和锑的含量，通过检出限、精密度、准确度、土壤样品加标回收四个方面探讨对比两种检测方法。两种方法针对土壤的检测数据都具备准确的代表性，原子荧光法单元素检测，灵敏度高，检测成本低，监测应用广泛；电感耦合等离子质谱法可多元素同时检测，工作效率翻倍，但相对检测成本高。ICP-MS法在满足优化条件的情况下，监测土壤砷和锑的含量更优于AFS法。

关键词：原子荧光法；电感耦合等离子质谱法；砷；锑；土壤

1、引言

砷和锑具有相似的毒理特性，广泛存在环境之中，较低浓度便可造成生态风险。城市土壤中的重金属可以通过直接吸入、摄入和皮肤接触等方式危害人体健康[1]。砷和锑的非致癌风险较小或可忽略，但对儿童的健康风险大于成人。研究表明，工业用地表层土壤中砷和锑的含量较高，尤其是涉及金属冶炼、油漆涂料、汽车制造等行业的区域。这些区域的土壤中砷和锑的累积程度较高，存在显著的污染累积特征。综上所述，土壤中砷和锑的污染对生态环境和人体健康具有多方面的危害，需要采取有效的监测和管理措施，以降低其潜在风险[2]。

目前，普遍采用原子荧光光谱法(AFS)[3]、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)[4]测定土壤中砷和锑。原子荧光法单元素检测，成本低，灵敏度高，广泛应用于监测；但由于电感耦合等离子体质谱分析技术(ICP-MS)具有较高的灵敏度和精密度，检出限低、干扰少、线性范围宽等特点，且同时进行多元素分析，广泛应用于各种环境样品中微量元素的检测，常用于土壤中砷、锑等重金属元素的检测。

2、实验部分

2.1仪器设备和试剂

AFS-230E原子荧光分光光度计（北京海光仪器有限公司）、NexION 1000电感耦合等离子体质谱仪（美国PE）、BYJ1-10L-D超纯水器（重庆华创水处理工程有限公司）

本实验所使用试验用水均为超纯水，其他试剂均为优级纯；氩气纯度≥99.999%，所用玻璃器皿均用20%的硝酸溶液浸泡24小时以上，并依次用自来水和超纯水冲洗干净。

AFS法：砷、锑标准溶液GSB 04-1767-2004（100mg/L），国家有色金属及电子材料分析测试中心；砷、锑标准中间液1mg /L；砷、锑标准使用液100μg /L；

ICP-MS法：砷、锑标准溶液GSB 04-1767-2004（100mg/L），国家有色金属及电子材料分析测试中心；砷、锑标准中间液1mg /L；

土壤中砷、锑有证标准样品GBW07358（GSS-29）、GBW07404a（GSS-4a）中国地质科学院地球物理地球化学勘察研究所。

 2.2 样品前处理

2.2.1 AFS法

准确称取0.2g（精确至0. 0001g）土壤样品(过100目筛)，加入10mL现配置的（1+1）王水，加塞摇匀，置于100℃沸水中消解。同时做好空白实验；

2.2.2 ICP-MS法

准确称取0.1g（精确至0. 0001g）土壤样品(过100目筛），加入6mL现配置的王水，置于电热板上加热消解。同时做好空白实验；

2.3工作条件

表1  AFS法测定砷和锑工作条件

表2  ICP－MS法测定砷和锑工作条件

3结果与讨论

3.1标准曲线及检出限比较

AFS法：移取砷标准使用液配制成标准曲线浓度分别为0.0μg /L、2.0μg /L、8.0μg /L、10.0μg /L、20.0μg /L、40.0μg /L，对所得结果进行线性拟合，结果表明，AFS法在砷质量浓度2.0~40.0μg /L范围内线性良好，标准曲线y = 54.969x+47.277，相关系数r为0.9999。

移取锑标准使用液配制成标准曲线浓度分别为0.0μg /L、2.0μg /L、8.0μg /L、10.0μg /L、20.0μg /L、40.0μg /L，对所得结果进行线性拟合，结果表明，AFS法在锑质量浓度2.0~40.0μg /L范围内线性良好，标准曲线y =182.044x+9.051，相关系数r为0.9999。

ICP-MS法：砷、锑混合标准使用液浓度为0.0μg/L、0.5μg/L、1.0μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L、50.0μg/L、100.0μg/L，ICP-MS分析所得结果进行线性拟合，结果表明，砷、锑质量浓度在0.5~100.0μg /L范围内线性良好，标准曲线砷y = 0.002x+0.000、标准曲线锑y = 0.013x+0.000，相关系数r均为0.9999。

分别用原子荧光和ICP-MS对样品空白进行11次平行检测，根据HJ 168-2020环境监测分析方法标准制订技术导则中MDL = t（n-1，0.99）*S 计算方法检出限。标准曲线及检出限的对比实验见表3。

表3 标准曲线及检出限的对比实验

3.2 ICP-MS和AFS法精密度和准确度的对比

分别采用电感耦合等离子体质谱法和原子荧光光谱法按本文试验方法对土壤中砷、锑含量各进行6次测定，两种方法测定的平均值均在规定的范围内，精密度试验结果见表4，准确度结果见表5。

表4 两种方法的精密度试验

表5两种方法的准确度试验

2.3 ICP-MS和AFS法回收率的对比

为了验证两种测定方法的准确度，对土壤消解液按本文试验方法进行加标回收试验。

ICP-MS法：在称取样品1后加入浓度为1000 µg/L 的砷、锑标准混合溶液1mL，消解定容至50mL，加标量各元素相当于加入20.0 µg/L；称取样品2后加入浓度为20mg/L的砷、锑标准混合溶液1mL，消解定容至50mL，加标量各元素相当于加入400.0 µg/L；称取样品3后加入浓度为25mg/L的砷、锑标准混合溶液1mL，消解定容至50mL，加标量各元素相当于加入500.0 µg/L。各样品进行2次平行测定，计算加标回收率。加标回收率结果见表 5

AFS法：在称取样品1后加入浓度为1000 µg/L的砷标准溶液1mL和浓度为1000 µg/L锑标准溶液2mL，消解定容至50mL，加标量砷元素相当于加入20.0 µg/L，锑元素相当于加入40.0 µg/L；在称取样品2后加入浓度为1000 µg/L的砷标准溶液3mL和浓度为1000 µg/L锑标准溶液4mL，消解定容至50mL，加标量砷元素相当于加入60.0 µg/L，锑元素相当于加入80.0 µg/L；在称取样品3后加入浓度为1000 µg/L的砷标准溶液4mL和浓度为1000 µg/L锑标准溶液5mL，消解定容至50mL，加标量砷元素相当于加入80.0 µg/L，锑元素相当于加入100.0 µg/L。各样品进行2次平行测定，计算加标回收率。加标回收率结果见表6.

表6 加标回收率检测结果

4、结论

本实验采用原子荧光光度法和电感耦合等离子体质谱法测定土壤中的砷、锑，两种方法均操作简单，且检出限低，精密度、准确度高及回收率结果符合要求，在土壤的日常检测方面都能够得到广泛的应用。单元素分析采用原子荧光光度法可以充分发挥仪器的价格优势，能节省成本。多元素同时分析采用电感耦合等离子体质谱法仪器购买费用比较高，但分析速度更快，使用和维护成本也高，适合多元素同时测定。

[1]王小瑞,ICP-MS 在土壤砷、汞元素检测中的研究与应用[J].安徽农学通报，Anhui Agri,Sci,Bull,2020,26（21）.

[2]胡汉青,自动石墨消解-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中砷、汞、硒、锑元素含量[J].分析仪器,2019(4):23-26.

[3]潘伟超,超声辅助王水消解-原子荧光光谱法同时测定土壤中砷和汞［J］.江西化工,2021（8）:71-74.

[4]李欣桐，刘孟昭，冷国双，石欢,ICP-MS和AFS测定地表水中砷和硒含量的比较［J］广州化工，2020(3):96-97.