DB37 T 4435—2021 土壤和沉积物 14种金属元素总量的测定 电感耦合等离子体质谱法.pdf
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1、 ICS 13.080 CCS Z 18 37 山东省地方标准 DB37/T 44352021 土壤 和沉 积物 14 种金 属元 素总 量的 测定 电 感耦 合等 离子 体质 谱法 Soil and sedimentDetermination of total amount of 14 metal elements Inductively coupled plasma mass spectrometry 2021-11-17 发布 2021-12-17 实施 山 东省市场 监督管理 局 发 布 DB37/T 44352021 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引 用文件
2、 . 1 3 术语和定 义 . 1 4 方法原理 . 1 5 干扰与消 除 . 1 6 试剂与材 料 . 2 7 仪器与设 备 . 2 8 样品 . 3 9 分析步骤 . 4 10 结果计 算与表示 . 4 11 准确度 . 5 12 质量保 证和质量控制 . 5 13 废物处 理 . 6 14 注意事 项 . 6 附录 A (资料 性)方法检出限和测定下限 . 7 附录 B (资料 性)多原子离子干扰和干扰校正方程 . 8 附录 C (资料 性)精密度 . 9 附录 D (资料 性)正确度 . 14 DB37/T 44352021 II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020 标准化工作
3、导则 第1 部分:标 准化文件的 结构和起草 规则的规 定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由山东省生态环境厅提出并组织实施。 本文件由山东省环保标准化技术委员会归口。 本文件起草单位:山东省生态环境监测中心。 本文件主要起草人: 岳太星、 侯晨晓、 侯聪、 张存良、 王文雷、 丁 波涛、 王桂勋、 翟振国、 刘 金芝、 夏传真。 DB37/T 44352021 1 土壤和 沉积物 14 种金属元 素总量 的测定 电感 耦合等 离子体 质谱 法 警示配制铊、 铍等剧毒物质的标准溶液时, 应避免与皮肤直接接触。 实验中使用的硝酸、 盐酸、
4、 氢氟酸、 高氯酸具有挥发性和腐蚀性, 实验过程应在通风橱中进行, 操作时应按规定要求佩戴防护用具。 1 范围 本文件规定了测定土壤和沉积物中14 种金属元素 总量的电感耦合等离子体质谱法。 本文件适用 于土壤和沉 积物中铍(Be)、钒(V )、铬(Cr)、锰(Mn) 、钴(Co)、镍(Ni)、铜 (Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、镉(Cd)、锑(Sb)、铊(Tl)、铅(Pb)、铀(U )共14种 金属元素 总量的测定。 当 取样量为0.10 g ,定容体积为50 mL 时,方法检出限为0.07 mg/kg 1 mg/kg ,测定下限为0.28 mg/kg 4 mg/kg 。详见附 录A 。
5、2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中, 注日期的引用文件, 仅该日期对应的版本适用于本文件; 不注日期的引用文件, 其最新版本 (包括所有的修改单) 适用于本 文件。 GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法 GB 17378.3 海洋监测规范 第3 部 分:样品采集、贮存与运输 GB 17378.5 海洋监测规范 第5 部 分:沉积物分析 HJ 25.2 建 设用地土壤污染风险管控和修复监测技术导则 HJ/T 91 地 表水和污水监测技术规范 HJ/T 166 土壤环境监测技术规范 HJ 613 土壤 干物质和 水分的测定 重量法
6、 3 术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义。 4 方法原理 土壤和沉积 物样品用硝 酸- 盐酸- 氢氟酸- 过氧化氢混合溶液 经微波消解 或用盐酸- 硝酸- 氢氟酸- 高 氯酸混合溶液经全自动消解后, 用电感耦合等离子体质谱仪进行检测。 根据元素的质谱图或特征离子进 行定性,内标法定量。 5 干扰与消除 DB37/T 44352021 2 5.1 质谱型干扰 质谱干扰主要包括多原子离子干扰、同量异位素干扰、氧化物和双电荷离子干扰等。 多原子离子干扰是电感耦合等离子体质谱法最主要的干扰来源, 可利用干扰校正方程、 仪器优化以 及碰撞反应池技术降低干扰, 常见的多原子离子干扰参见附录B 中表
7、B.1 。 同量异位素干扰可使用干扰校 正方程进行校正, 或选用次灵敏度的质量数, 或在分析前对样品进行化学分离等方法进行消除, 主要的 干扰校正方程参见附录B 中表B.2 。 氧化物干扰和双电荷干扰可通过调节仪器参数降低影响。 5.2 非质谱型干扰 非质谱型干扰主要包括基体抑制干扰、 空间电荷效应、 物理效应干扰等。 非质谱型干扰程度与样品 基体性质有关,可通过稀释、内标法、仪器测量条件优化或标准加入法等降低干扰。 6 试剂与材料 本标准所用 试剂除非另 有说明,分 析时均使用 符合国家标 准的优级纯 ,实验用水 应符合GB/T 6682 一级水的相关要求。 6.1 硝酸:(HNO3 )=1
8、.42 g/mL 。 6.2 盐酸:(HCl )= 1.19 g/mL 。 6.3 氢氟酸:(HF)=1.16 g/mL。 6.4 过氧化氢:(H2O2 )=30 % 。 6.5 高氯酸:(HClO4 )= 1.764 g/mL 。 6.6 硝酸溶液(1+1 ):于400 mL 水中加入500 mL 硝 酸(6.1 ),用 水稀释至 1 L 。 6.7 硝酸溶液(1+99 ):于 400 mL 水中加 入 10 mL 硝 酸(6.1 ),用 水稀释至 1 L 。 6.8 硝酸溶液(5+95 ):于 400 mL 水中加 入 50 mL 硝 酸(6.1 ),用 水稀释至 1 L 。 6.9 多元
9、素标准贮备液:10.0 mg/L ,有证标准溶液。 6.10 多元素标准使用液:1 000 g/L 。 用硝酸溶液(6.7 )稀释 标准贮备液(6.9 )配制 成多元素混合标准使用液。 6.11 内标标准贮备液:10.0 mg/L 。 内标元素可根据内标回收率情况选择6Li 、45Sc 、74Ge、103Rh 、115In 、159Tb 、175Lu 、 185Re 、209Bi 等,推荐使用103Rh 、185Re ,使用有 证标准物质进行配制,介质为硝酸溶液(6.7 )。 6.12 内标标准使用液 根据需要,用硝酸溶液(6.7 )稀释 内标贮备液(6.10)配 制成适宜浓度的内标标准使用液
10、。 6.13 调谐液:10.0 g/L。 根据仪器使用要求选用含有Li、Y 、Be 、Mg、Co、In 、Tl、Pb和Bi 元素的溶液 为质谱仪的调谐溶液。 6.14 高纯氩气:纯度大于等于 99.999 % 。 7 仪器与设备 7.1 电感耦合等离子体质谱仪: 质量范围为 5 amu 250 amu , 分辨 率在 10 % 峰 高处对应的峰宽应优于 1 amu 。 7.2 微波消解仪: 具有程式化温度、 功率设定功能, 配备全氟烷氧基树脂 (PFA ) 、 聚四氟乙烯 (PTFE) 或同级材质的 50.0 mL 100 mL 微波 消解罐。 DB37/T 44352021 3 7.3 全自
11、动消解 仪:具有自 动添加试剂 、精确程序 控温、加热 、消解、振 荡、赶酸和 定容功能, 配备 PFA 、PTFE 或同级材质的消解管。 7.4 温控电热板:控制精度0.5 ,最 高温度可设定至 250 。 7.5 分析天平:感量为 0.000 1 g 。 7.6 尼龙筛:孔径 0.15 mm (100 目)。 7.7 滤膜:混合纤维素酯或等效滤膜,孔径 0.45 m 。 7.8 一般实验室常用仪器和装备:分析时均使用符合国家标准的 A 级玻璃 器皿。 8 样品 8.1 样品的采集与保存 按照HJ/T 166 和HJ 25.2 的相关规定采集和保存土壤样品,按照HJ/T 91和GB 1737
12、8.3 的相关规定采 集和保存沉积物样品。 8.2 样品的制备 除去样品中 的枝棒、叶 片、石子等 异物,按照HJ/T 166和 GB 17378.5 的 要求,将采 集的样品进 行 风干、粗磨、细磨后过孔径0.15 mm (100 目) 筛(7.6 )。 8.3 干物质和水分的测定 按照HJ 613进行土壤样品干物质的测定,按照GB 17378.5 进 行沉积物样品含水率的测定。 8.4 试样的制备 8.4.1 微波消解参考条件 准确称取制备好的土壤/ 沉积物样品0.1 g 0.2 g ( 精确到0.000 1 g ) 于微波 消解罐中, 加少量纯 水 润湿, 加入4 mL硝 酸(6.1)、
13、2 mL盐 酸(6.2)、2 mL 氢氟酸 (6.3)、2 mL 过 氧化氢 (6.4) , 将消解罐 放入微波消 解仪中,按 照微波消解 仪设定程序 进行消解, 推荐的试样 消解程序见 表1 。消解后冷却至室 温,小心打 开消解罐的 盖子,将消 解罐放在温 控电热板(7.4)中,先在120 赶酸 ,待水分蒸 发后升 温至140 赶 酸至近干, 冷却至室温后, 加入2 mL 硝酸溶液 (6.6 ) , 温热溶 解残渣, 然后将溶液转移至 50 mL 容量瓶 中,用纯水定容至50 mL ,测定前经滤膜(7.7 ) 过滤后备测。 注: 赶酸温度为带孔电热板设定温度,若为平板电热板应酌情提高赶酸温度
14、。 表1 微波消解参考条件 步骤 升温时间 min 目标温度 保持时间 min 1 5 120 2 2 5 150 5 3 5 185 15 8.4.2 全自动消解参考条件 准确称取制备好的土壤/ 沉积物样品0.1 g 0.2 g (精确到0.000 1 g ) 于全 自动消解罐中, 加入5 mL 盐 酸(6.2) , 振荡摇匀, 升温至80 ,保 持30 min;加 入5 mL硝 酸(6.1) , 升温至120 ,保 持30 min;DB37/T 44352021 4 加入2 mL氢 氟 酸(6.3 ) , 升温至140 ,保 持60 min; 再加入1 mL高氯酸 (6.5),升 温 至1
15、60 ,保 持 60 min ; 最后 升温至180 赶酸至近干 ( 不能干涸, 内 容物为灰白色或淡黄色、 不流动的粘稠状液珠) , 待冷却后加 入2 mL硝酸溶 液(6.6), 温热溶解残 渣,冷却至 室温后用纯 水定容至50 mL ,测定前使 用滤 膜(7.7 )过 滤后备测。 8.5 空白试样的制备 用纯水代替试样,采用与试样制备相同的步骤和试剂,制备空白试样。 9 分析步骤 9.1 仪器调谐 仪器点火后预热30 min 以上, 用调谐液 (6.12) 对 电感耦合等离子体质谱仪进行调谐, 使质量轴、 分辨率、灵 敏度、氧化 物、双电荷 和元素信号 稳定性等参 数满足仪器 技术要求,
16、并根据待测 元素性质, 选择合适的分析条件。 9.2 标准曲线的建立 分别取一定体积的多元素标准使用液 (6.10 ) , 配制一系列的标准溶液, 浓度系列见表2。其 中Cd 、 Tl、Be 、Mo 、U 、 Sb 6 个元素 一组,Cr 、Ni、Cu 、Zn 、Pb 、Co 、V 、 Mn 8个元素一组, 介质为硝酸溶液 (6.7)。 加入内标标准使用液 (6.12) , 用电感 耦合等离子体质谱仪依次测定标准溶液, 以各元素浓度为横坐标, 以响应值与内标响应值的比值为纵坐标,建立标准曲线。标准曲线的浓度范围可根据需要进行调整。 表2 标准曲线参考浓度 元素 标准曲线参考浓度 g/L 低浓度
17、含量元素 Cd、Tl、Be、Mo、U、Sb 0、0.10、0.20、0.50、1.00、5.00、10.00 高浓度含量元素 Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Co、V、Mn 0、1.00、10.0、50.0、100、200、500 9.3 试样测定 测定前先用 硝酸溶液(6.8)冲洗系统直至信号 降至最低且 保持稳定。 按照与标准 曲线建立(9.2) 相同的分析条件进行试样 (8.4 ) 的 测定。 若试样浓度超过标准曲线上限, 以硝酸溶液 (6.7 ) 稀释消解 液后重新测定。 9.4 空白试样测定 按照与试样测定(9.3 ) 相同的分析条件进行空白试样的测定。 10 结果计算与表示 10.1
18、 结果计算 10.1.1 土壤样品的结果计算 土壤样品中金属元素的含量w1 (mg/kg )按照公式 (1 )进行计 算。 1 = ( 0 ) 10 3 (1) DB37/T 44352021 5 式中: w1 土壤 样品中金属元素的含量,mg/kg ; 由标 准曲线计算所得试样中金属元素的质量浓度,g/L ; D 试样 的稀释倍数; o实验室空白试样中对应金属元素的质量浓度,g/L; V 消解 后试样的定容体积,mL ; m 称取 过筛后样品的质量,g ; wdm 土壤 样品中干物质含量,% 。 10.1.2 沉积物样品的结果计算 沉积物样品中金属元素的含量w2 (mg/kg )按照公 式(
19、2 )进行 计算。 2 = ( 0 ) 1 2 10 3 (2) 式中: w2 沉积 物样品中金属元素的含量,mg/kg ; 由标 准曲线计算所得试样中金属元素的质量浓度,g/L ; D 试样的 稀释倍数; o 实验 室空白试样中对应金属元素的质量浓度,g/L; V 消解 后试样的定容体积,mL ; m 称取 过筛后样品的质量,g ; 2 HO w 沉积物样品含水率,% 。 10.2 结果表示 测定结果最多保留三位有效数字,小数位数与方法检出限保持一致。 11 准确度 11.1 精密度 六家实验室分别用微波消解法和全自动消解法对土壤标准样品、 沉积物标准样品和实际样品进行了 测定。 采用微波消
20、解法的实验室内相对标准偏差为0.63 % 17 % , 实验室间 相对标准偏差为1.7 % 19 % , 重复性限为0.02 mg/kg 54 mg/kg ,再 现性限为0.04 mg/kg 103 mg/kg ;采用全自动消解 法的实验室 内 相对标准偏差分别为0.56 % 16 % ,实验室间相对标准偏差在2.8 % 20 % ,重复性限为0.03 mg/kg 46 mg/kg ,再 现性限为0.03 mg/kg 105 mg/kg 。方法 精密度数据详见附录C 。 11.2 正确度 六家实验室分别用微波消解法和全自动消解法对土壤标准样品、 沉积物标准样品和实际样品进行了 测定。对于 标准
21、样品, 采用微波消 解法的相对 误差最终值 为(-7.67.9 )% (9.7 6.5)% ,采用全 自动消解法的相对误差最终值为 (-106.2 )%(8.1 9.0 )% ; 对于实 际样品, 采用微波消解法的加 标回收率最 终值为(90.84.4)% (1079.2)% ,采用全 自动消解法 的加标回收 率最终值为 (93.7 7.6 )%(105 12 )% 。方法正确 度数据详见附录D 。 12 质量保证和质量控制 DB37/T 44352021 6 12.1 空白 每批样品至 少做2 个空白 试样,所测 元素的空白 值不得超过 方法测定下 限。若超出 则须查找原 因, 重新分析直至
22、合格之后才能分析样品。 12.2 校准 每批样品分 析应建立标 准曲线,标 准曲线的相 关系数应大 于等于0.999 。每分析20个样品应分 析一 个标准曲线中间浓度点标准溶液, 其测定值与标准值的相对误差应在10 % 之内, 否则应重新建立标准 曲线。 12.3 内标 试样中内标的响应值应介于标准曲线时内标响应值的70 % 130 % , 否则说 明仪器发生漂移或有干扰 产生, 应查找原因后重新分析。 如果发现基体干扰, 应进行稀释后测定; 如果发现样品中含有内标元素, 应更换内标或提高内标元素浓度。 12.4 精密度 每批样品应至少测定10 % 的平行双样。 样品数量少于10个时 , 应至
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