馮奇

（貴州省煤田地質(zhì)局實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550081）

鉬（Mo）是植物必需的微量元素之一，在植物體內(nèi)參與氮素循環(huán)，增強(qiáng)植物的光合作用，在植物體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)中起著傳遞電子的作用，是硝酸還原酶和固氮酶的成分［1］。土壤中鉬可分為水溶性鉬、交換性鉬、難溶性鉬和有機(jī)結(jié)合態(tài)鉬，能被植物吸收的鉬統(tǒng)稱為有效鉬。有效鉬廣泛存在于土壤中，不同地區(qū)的土壤中鉬含量存在較大差異，大部分地區(qū)含量為0.1～1 mg／kg，部分地區(qū)可達(dá)到5 mg／kg以上。當(dāng)植物中鉬含量低于0.1 mg／kg 時(shí)，葉片脈間失綠，甚至變黃、變厚、畸形，易出現(xiàn)斑點(diǎn)甚至焦枯。然而當(dāng)植物體內(nèi)鉬含量高于200 mg／kg 時(shí)，會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)［2–5］，使植物出現(xiàn)鉬中毒癥狀。因此建立準(zhǔn)確、便捷地測(cè)定土壤中有效鉬含量的分析方法具有重要意義。

目前浸提土壤中有效鉬的浸提劑主要有AB–DTPA（碳酸氫銨–二乙三胺五乙酸）溶液和Tamm（草酸–草酸銨）溶液。Tamm 溶液緩沖容量較大，適用于各種類型的土壤，應(yīng)用較為廣泛［6–10］。測(cè)定土壤中有效鉬的方法主要有分光光度法［11］、極譜法［12］、石墨爐原子吸收光譜法［13］、電感耦合離子體發(fā)射光譜法［14］和化學(xué)發(fā)光法［15］等。上述方法前處理復(fù)雜，步驟繁瑣，結(jié)果不穩(wěn)定，靈敏度低。電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP–MS）法具有線性范圍寬、靈敏度高、干擾少、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。目前采用ICP–MS 法測(cè)定土壤中有效鉬含量已有文獻(xiàn)報(bào)道，林光西［16］以光譜純MoO3配制標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用ICP–MS法測(cè)定土壤中的鉬。劉蜜等［17］對(duì)ICP–MS 測(cè)定方式進(jìn)行了改進(jìn)，采用氦氣碰撞模式，提高了測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，但加標(biāo)回收率不太理想。馮信平等［18］對(duì)ICP–MS 法測(cè)定土壤中有效鉬含量的不確定度進(jìn)行評(píng)定，從樣品稱量、標(biāo)準(zhǔn)溶液配制、提取過(guò)程、稀釋過(guò)程和標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合等方面，綜合計(jì)算出擴(kuò)展不確定度為0.028 mg／kg（k=2）。上述方法均是土壤浸提液不經(jīng)分離和富集，采用定性濾紙干過(guò)濾，濾液直接上機(jī)測(cè)定。濾液中含有大量Ca、Na、K、Mg、Al、Ti、Fe、Mn 等離子，采用ICP–MS 法測(cè)定有效鉬時(shí)會(huì)造成基體干擾，影響測(cè)定結(jié)果。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)濾液進(jìn)行稀釋，降低待測(cè)樣品溶液中各組分的濃度，以降低基體干擾，建立了電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定土壤中有效鉬的分析方法。該方法靈敏、準(zhǔn)確、捷性，適用于土壤中有效鉬的測(cè)定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：2000B 型，美國(guó)珀金埃爾默股份有限公司。

震蕩器：HY–8A 型，常州朗越儀器制造有限公司。

pH 計(jì)：PHS–3cb 型，上海越平儀器有限公司。

電子天平：Scout 系列，感量為0.1 mg，奧豪斯儀器（常州）有限公司。

移液槍：1～10 mL，艾本德（中國(guó)）有限公司。

草酸、草酸銨、氨水、氯化銨、硝酸：均為優(yōu)級(jí)純，成都科隆化學(xué)有限公司。

Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U 多 元 素 儀 器調(diào)諧液：1 μg／L，基質(zhì)為1%硝酸溶液，編號(hào)為N8145051，美國(guó)珀金埃爾默股份有限公司。

銠（103Rh）、鉬（95Mo）單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：1 000 mg／L，編 號(hào) 分 別 為GSB 04–1746–2004 和GSB 04–1737–2004，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

24 種元素（鋁、砷，硼、鋇、鈹、鉍、鎘、鈷、鉻、銅、鐵、鎵、鋰、鎂、錳、鎳、鉛、銻、錫、鍶、鈦、鉈、釩、鋅）混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：100 μg／mL，編號(hào)為GSB 04–1767–2004，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

土壤有效態(tài)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)–黑龍江黑土：編號(hào)為NSA–1，有效鉬含量為（0.11±0.03） mg／kg，地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

土壤有效態(tài)成分參比物質(zhì)–陜西延安黃綿土：編號(hào)為NSA–3，有效鉬含量為（0.09±0.03）mg／kg，地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

土壤樣品：采集于貴州劍河地區(qū)，編號(hào)分別為T(mén)1（耕田），T2、T3（旱地），T4（果園），土壤樣品基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 土壤樣品基本性質(zhì)

氬氣、氦氣：體積分?jǐn)?shù)均為99.999%。

實(shí)驗(yàn)用水為超純水，電阻率大于18 MΩ·cm。

1.2 溶液配制

草酸–草酸銨緩沖溶液：稱取24.9 g 草酸銨與12.6 g 草酸于燒杯中，加入超純水加熱，使其完全溶解，冷卻，用質(zhì)量濃度為20 g／L 的氯化銨溶液調(diào)節(jié)溶液pH 值為3.3，用超純水定容至1 L。

硝酸溶液：5%，移取50 mL 濃硝酸于1 L 量杯中，加入超純水至1 L，用玻璃棒攪拌均勻，現(xiàn)配現(xiàn)用。

銠內(nèi)標(biāo)溶液：10 μg／L，移取1 mL 銠單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液于1 L 容量瓶中，用5%硝酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻，配制成質(zhì)量濃度為1 000 μg／L 的銠內(nèi)標(biāo)中間溶液。移取10 mL 銠內(nèi)標(biāo)中間溶液于1 L 容量瓶中，用5%硝酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻。

鉬單元素標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液：1 000 μg／L，移取1 mL 鉬單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液于1 L 的容量中，用5%硝酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻。

系列鉬標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：依次移取鉬單元素標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液0、1.5、2.5、5、7、10 mL，分別置于6 只100 mL 容量瓶中，用5%硝酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻，配制成鉬的質(zhì)量濃度分別為0、15、25、50、70、100 μg／L 的系列鉬標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，然后分別將系列鉬標(biāo)準(zhǔn)工作溶液轉(zhuǎn)移至聚乙烯瓶中保存。

1.3 儀器工作條件

射頻功率：1 250 W；輔助氣：氬氣，流量為0.7 L／min；霧化氣：氬氣，流量為0.8 L／min；等離子體氣：氬氣，流量為15 L／min；碰撞氣：氦氣，流量為5 mL／min；洗脫時(shí)間：20 s，讀取時(shí)間：10 s；測(cè)量方式：跳峰。

1.4 樣品處理

將采集的土壤樣品在通風(fēng)、陰涼處放置半月，待干燥后磨成粉末，過(guò)孔徑為2 mm 的尼龍篩，按四分法裝袋［19］。稱取5.0 g 研磨好的土壤樣品于250 mL 干凈的聚乙烯瓶中，準(zhǔn)確加入50 mL 草酸–草酸銨緩沖液，蓋蓋密封，置于25 ℃震蕩室中，以150 r／min 轉(zhuǎn)速震蕩1 h，然后靜置10～14 h。取1 mL上清液于25 mL 的離心管中，加入5%硝酸溶液10 mL 稀釋，搖勻，待測(cè)。同法制備空白溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 稀釋液選擇

按1.4 方法分別對(duì)土壤樣品T1、T2、T3、T4和土壤有效態(tài)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NSA–1、NSA–3 進(jìn)行處理，將靜置后的浸提液分別按不稀釋、5%硝酸溶液稀釋、超純水稀釋3 種方式處理，然后在1.3 儀器工作條件下進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2 可知，不稀釋時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)樣品NSA–1、NSA–3 鉬含量測(cè)定值分別為0.16、0.11 μg／g，均大于標(biāo)示值0.11、0.09 μg／g。采用5%硝酸溶液和超純水稀釋時(shí)，測(cè)定值與標(biāo)示值基本一致。由表2 還可以看出，不稀釋時(shí)，內(nèi)標(biāo)溶液103Rh 的回收率為75.11%～89.87%，說(shuō)明土壤浸提液中干擾因素較多，測(cè)定結(jié)果有漂移。用5%硝酸稀釋時(shí)，103Rh 的回收率為95.68%～105.02%；用超純水稀釋時(shí)，103Rh 的回收率為93.01%～97.57%，表明用5%硝酸溶液稀釋土壤浸提液測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定性更好，因此選擇5%硝酸溶液為稀釋液。

表2 不同稀釋方式時(shí)的鉬含量及103Rh 回收率

2.2 浸提液靜置時(shí)間選擇

選擇土壤樣品T1、T2、T3、T4和土壤有效態(tài)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NSA–1、NSA–3，按1.4 樣品處理方法，分別加入50 mL 草酸–草酸銨緩沖液，以150 r／min 的轉(zhuǎn)速震蕩1 h，然后分別在靜置2、4、6、8、10、12、14、16、18、20 h 時(shí)移取上清液，用5%硝酸溶液稀釋，在1.3 儀器工作條件下進(jìn)行測(cè)定，考察不同靜置時(shí)間對(duì)鉬含量測(cè)定結(jié)果的影響，結(jié)果見(jiàn)表3 和圖1。由表3 可知，當(dāng)土壤中有效鉬含量較低（T4、NSA–1、NSA–3）時(shí)，靜置時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果影響不顯著；當(dāng)有效鉬含量較高時(shí)（T1，T2），靜置時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大。由圖1 可以看出，當(dāng)靜置時(shí)間小于10 h 時(shí)，浸提液中有效鉬的質(zhì)量濃度測(cè)定結(jié)果普遍偏低，且隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)，測(cè)定值逐漸增大，這是因?yàn)榻釙r(shí)間短，浸提劑與土壤中的鉬離子螯合不完全，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低；當(dāng)靜置時(shí)間為10～14 h 時(shí)，曲線趨于平緩，測(cè)定結(jié)果較為穩(wěn)定；當(dāng)靜置時(shí)間大于14 h 時(shí)，隨著土壤中Ca、Na、K、Mg、Al、Ti、Fe、Mn 等多種離子的溶解，土壤樣品溶液中的基體發(fā)生改變，基體效應(yīng)造成的干擾因素增強(qiáng)，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高，綜合考慮選擇靜置時(shí)間為10～14 h。

表3 濾液不同靜置時(shí)間時(shí)的測(cè)定結(jié)果

圖1 靜置時(shí)間對(duì)浸提液中有效鉬質(zhì)量濃度的影響

2.3 基體效應(yīng)

ICP–MS 痕量分析中的干擾主要分為質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾。質(zhì)譜干擾通過(guò)優(yōu)化儀器工作條件進(jìn)行消除；非質(zhì)譜干擾即基體效應(yīng)，主要是由于土壤中含有大量的Ca、Na、K、Mg、Al、Ti、Fe、Mn 等多種元素，基體組成復(fù)雜，測(cè)定時(shí)易導(dǎo)致等離子體中的電離平衡發(fā)生移動(dòng)，進(jìn)而引起待測(cè)物質(zhì)分析信號(hào)變化［20–21］。為了探究基體效應(yīng)的影響，以24 種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制不同濃度的基體溶液，分別加入到NSA–1、NSA–3 土壤標(biāo)準(zhǔn)溶液中，在1.3 儀器工作條件下進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，當(dāng)基體質(zhì)量濃度低于20 μg／mL 時(shí)，鉬元素測(cè)定值基本不受干擾；當(dāng)基體質(zhì)量濃度大于30 μg／mL 時(shí)，鉬元素測(cè)定值增加15%；當(dāng)基體質(zhì)量濃度大于50 μg／mL時(shí)，鉬元素測(cè)定值增加50%，表明鉬元素測(cè)定值隨著基體質(zhì)量濃度的增大逐漸增大。為降低基體干擾，本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)浸提液進(jìn)行稀釋，減小了待測(cè)樣品溶液中干擾元素的質(zhì)量濃度，消除了基體干擾。同時(shí)在測(cè)定過(guò)程中加入103Rh 內(nèi)標(biāo)溶液作為監(jiān)控和基體補(bǔ)償。

2.4 儀器工作條件優(yōu)化

為了提高儀器分析靈敏度、降低氧化物和雙電荷產(chǎn)率的干擾，在質(zhì)譜儀點(diǎn)火成功30 min 后，用Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U 多元素儀器調(diào)諧液優(yōu)化儀器工作條件。當(dāng)不同質(zhì)量數(shù)元素的信號(hào)強(qiáng)度（IS）分別為IS（9Be）＞4 500、IS（24Mg）＞100 000、IS（115In）＞40 000、IS（Pb）＞3 000、IS（238U）＞60 000 時(shí)，儀器靈敏度達(dá)到最高值，信號(hào)穩(wěn)定。當(dāng)Ce++／Ce 信號(hào)強(qiáng)度小于0.03，CeO／Ce 信號(hào)強(qiáng)度小于0.025 時(shí)，可消除氧化物和雙電荷造成的質(zhì)譜干擾。在譜線選擇時(shí)，綜合同量異位素干擾，背景干擾和元素豐度等因素，確定95Mo 為測(cè)量譜線。采用碰撞反應(yīng)池模式，消除對(duì)95Mo 有干擾的多原子離子79Br16O+和40Ar39K16O+。為消除元素的記憶效應(yīng)，延長(zhǎng)進(jìn)樣的洗脫時(shí)間，優(yōu)化結(jié)果見(jiàn)1.3。

2.5 線性方程與檢出限

在1.3 儀器工作條件下，對(duì)1.2 中的系列鉬標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定，以鉬的質(zhì)量濃度（X）為橫坐標(biāo)，以質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度（Y）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計(jì)算得線性方程為Y=1 298X+146.32，相關(guān)系數(shù)為0.999 9，線性范圍為0～100 μg／L。

在1.3 儀器工作條件下，對(duì)空白樣品溶液連續(xù)測(cè)定13 次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為檢出限，計(jì)算得方法檢出限為1.12 μg／L。

2.6 精密度試驗(yàn)

選擇土壤樣品T1、T2、T3、T4各7 份，按照1.4方法分別對(duì)樣品進(jìn)行處理，在1.3 儀器工作條件下測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4 可知，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.69%～1.38%，表明該方法具有較高的精密度，滿足LY／T 1259—1999 《森林土壤有效鉬的測(cè)定》要求［22］。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.7 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

按照1.4 方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品NSA–1，NSA–3 進(jìn)行處理，在1.3 儀器工作條件下測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5 可知，測(cè)定值與標(biāo)示值基本一致，相對(duì)偏差均不大于11.76%，滿足測(cè)定要求。

表5 準(zhǔn)確度試驗(yàn)結(jié)果

2.8 加標(biāo)回收試驗(yàn)

選擇土壤樣品T1、T2、T3、T4和土壤有效態(tài)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NSA–1、NSA–3，分別加入一定量的鉬標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照1.4 方法對(duì)樣品進(jìn)行處理，在1.3儀器工作條件下測(cè)定，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6 可知，樣品加標(biāo)回收率為94%～104%，表明該方法有良好的準(zhǔn)確度。

表6 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

建立了電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定土壤中有效鉬含量的方法。采用草酸–草酸銨緩沖液浸提土壤樣品，用5%硝酸溶液對(duì)浸提液進(jìn)行稀釋，以103Rh 為內(nèi)標(biāo)補(bǔ)償基體效應(yīng)和儀器信號(hào)的漂移，在氦氣碰撞模式下進(jìn)行測(cè)定。該方法靈敏，快速和準(zhǔn)確，可用于土壤中有效鉬的測(cè)定。