劉 瑤, 劉 瑾, 孫玲玲, 孫 萱, 宋金明, 3, 4

ICP-MS測定海洋沉積物重金屬微波消解條件的正交試驗優(yōu)化

劉 瑤1, 2, 劉 瑾1, 2, 孫玲玲1, 2, 孫 萱1, 2, 宋金明1, 2, 3, 4

(1. 中國科學院 海洋研究所 所級公共技術(shù)中心, 山東 青島 266071; 2. 中國科學院 海洋大科學中心, 山東 青島 266071; 3. 青島海洋國家實驗室 海洋生態(tài)與環(huán)境科學功能實驗室, 山東 青島 266237; 4. 中國科學院海洋研究所 海洋生態(tài)與環(huán)境科學重點實驗室, 山東 青島 266071)

準確測定海洋沉積物中重金屬元素的含量, 對于健康海洋的監(jiān)測、維護和治理具有重要的指導意義。本文報道了電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS) 同時測定海洋沉積物中銅、鋅、鉛和鎘四種元素微波密閉消解條件的正交試驗優(yōu)化結(jié)果。運用正交試驗法, 選取L16(45) 正交表, 按五因素四水平安排試驗, 研究不同酸體系和配比下, 以及不同微波消解條件下沉積物樣品的消解效果。經(jīng)極差分析及方差分析后, 得到海洋沉積物樣品在稱樣量為0.05 g左右(精確到±0.000 1 g)情況下, 最佳消解條件為HNO3(體積分數(shù)69%)用量6.0 mL、H2O2(體積分數(shù)30%)用量 3.0 mL、HF(體積分數(shù)49%) 用量3.0 mL、第三步程序消解溫度190 ℃、保溫時間15 min。結(jié)果表明, 正交優(yōu)化后的方法準確度高, 對三種有證海洋沉積物標準物質(zhì)的測試均在標準值范圍內(nèi); 回收率好, 各元素回收率在91.52%~107.55%之間; 精密度高, 重復(fù)性好, 重復(fù)性的相對標準偏差為1.29%~8.21%; 方法檢出限低, 各元素方法定量下限為0.005~0.057 μg/g。該方法準確可靠, 滿足海洋沉積物樣品中銅、鋅、鉛和鎘等元素含量準確測定的測試需求。

正交試驗優(yōu)化; 微波消解; 重金屬; 海洋沉積物; ICP-MS測定

重金屬是近海環(huán)境中的重要污染物, 不僅毒性大, 而且殘留時間長, 易被生物富集[1], 還可通過海洋水生生物經(jīng)食物鏈向上轉(zhuǎn)移傳遞至人體, 不僅危害近海海域的生態(tài)系統(tǒng), 也嚴重影響人類的生命健康[2-4]。海洋沉積物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分, 重金屬的源或匯, 是海洋環(huán)境中重金屬污染的指示劑[5-6]。準確測定海洋沉積物中重金屬元素的含量, 對于海洋環(huán)境的監(jiān)測及管理具有重要的指導意義。

常用于海洋沉積物中微痕量元素含量檢測的儀器主要有原子熒光光譜, 原子吸收光譜, 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜, X 射線熒光光譜, 電感耦合等離子體質(zhì)譜等, 其中電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)具有譜線相對簡單, 靈敏度高, 檢出限低, 精密度好, 干擾少, 重現(xiàn)性好, 動態(tài)線性范圍快, 可同時進行多元素快速分析, 分析效率高等優(yōu)點[7-8], 已成為重要的無機元素分析工具, 近年來得到了非常快速的發(fā)展, 在微量及痕量金屬元素分析中得到了廣泛的應(yīng)用。

樣品前處理是獲得準確分析結(jié)果的前提, 前處理造成的試驗誤差可占整體試驗誤差的60%以上。微波消解具有操作方便、密閉體系不易引入污染、溶樣時間短、消解能力強等優(yōu)點[9-10], 已在食品分析、環(huán)境檢測等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。海洋沉積物樣品成分復(fù)雜, 以硅酸鹽為主, 同時還含有氧化物和有機質(zhì), 一元酸無法將沉積物徹底消解, 必須使用多元酸的組合。常用的酸消解體系主要包括HNO3-HCI-HClO4, HNO3-HF-H2O2, HNO3-HF-HClO4, HNO3-HCl-HF, HNO3-HCl-H2O2, HNO3-H2O2-HClO4, HNO3-HCl-HF-HClO4, HNO3-HCl-HF-H2O2[11-13]等。對于微波法消解沉積物, 消解酸的種類選取、酸用量、微波消解溫度和保溫時間對元素溶出效率影響都較大, 但是目前國內(nèi)報道多是考慮因素單獨對試驗結(jié)果的影響或幾種常規(guī)試驗方案的簡單比較法, 尚缺乏系統(tǒng)性的研究。

對于這種多因素()、多水平問題(), 試驗方案有n種搭配, 工作量巨大又繁瑣。正交試驗法利用統(tǒng)計學原理, 合理設(shè)計正交試驗表, 以盡量少的試驗保持試驗的均衡性和準確性, 找出各因素主次關(guān)系, 得到最佳試驗方案以及最優(yōu)試驗結(jié)果[14]。因此,本文將微波消解與ICP-MS結(jié)合, 以海洋沉積物中銅、鋅、鉛和鎘四種重金屬元素的含量為研究對象, 通過正交設(shè)計試驗, 研究不同酸體系和配比下, 以及不同微波消解條件下沉積物樣品的消解效果, 以獲取最佳消解條件, 使樣品得到快速并徹底的消解, 提升檢測結(jié)果質(zhì)量, 建立ICP-MS同時測定4種重金屬元素的方法, 并將該方法用于膠州灣海洋沉積物的測定, 這將為海洋沉積物樣品中重金屬含量的科學評價提供依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

ICP-MS ICap Qc電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國Thermo Fisher公司); ETHOS UP微波消解儀(意大利Milestone公司); Milli-Q Direct 8超純水系統(tǒng)(電阻率≥18 MΩ·cm, 美國Millipore公司); MS105Du 電子天平 (感量0.01 mg, Mettler-Toledo公司)。

本方法測定用水為超純水, HNO3、H2O2、HF、HClO4為優(yōu)級純; 1 000 μg/mL混合標準溶液(國家有色金屬及電子材料分析測試中心); 國家一級標準物質(zhì)GBW07314、GBW07333、GBW07334(國家海洋局第二海洋研究所)。試驗所用塑料器皿均由 (1+1)HNO3溶液浸泡48 h, 用超純水清洗3次, 烘干, 備用。

1.2 標準曲線的繪制

將混合標準儲備液用2%稀硝酸溶液稀釋成濃度為100 μg/L的標準母液, 而后將標準母液稀釋濃度為0、0.5、1.0、2.0、4.0、10.0 μg/L, 測定后繪制標準曲線。

1.3 實驗方法

1.3.1 前處理方法

本試驗選取國家一級標準物質(zhì)GBW07314作為試驗樣品。準確稱取0.05 g左右(精確到±0.000 1 g)干燥的海洋沉積物樣品于特氟龍消解罐中, 試樣盡量放置于罐底部, 罐壁不要沾有樣品。沿罐壁加入不同消解液, 使消解液和樣品混合均勻, 放置過夜預(yù)消解。將消解罐轉(zhuǎn)移至微波消解儀中, 按預(yù)設(shè)的消解程序進行消解。消解完全后, 待消解罐內(nèi)冷卻后取出,將消解罐轉(zhuǎn)移至趕酸儀, 開蓋后, 加入0.5 mL高氯酸, 于180 ℃加熱趕酸。當消解液剩至黃豆大小顆粒時停止加熱, 加入1 mL (1+1)硝酸溶液微熱浸提, 冷卻后將消解液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中, 用2% 稀硝酸溶液定容至標線。

1.3.2 儀器測定條件

ICP-MS測定的工作參數(shù)如表1所示, 依次對 1.2中各濃度標準溶液進行測定, 繪制標準曲線, 各元素的線性方程和相關(guān)系數(shù)如表2所示。

表1 ICP-MS 測定的工作參數(shù)

表2 各元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)

為降低質(zhì)譜干擾對測定的影響, 將ICP-MS調(diào)至He KED模式進行測定。其中同質(zhì)異位素111Cd受到Zr、Mo的干擾,114Cd只受到Sn的干擾, 但是由于沉積物樣品中Cd的含量很低, Zr的含量遠遠高于Cd, 所以我們采用114Cd, 并扣除干擾校正方程(Cd) =(114M) – 0.027 ×(118Sn)。

1.3.3 正交試驗設(shè)計

HNO3、HF、HClO4和H2O2的多種組合均為常用的酸消解體系。高氯酸具有極強的氧化性, 但是由于微波消解是密閉高壓消解體系, 高氯酸在微波消解試驗中禁止使用, 以免溫度和壓力控制不好發(fā)生爆炸。氫氟酸具有極強的腐蝕性, 能夠溶解沉積物中的硅酸鹽, 從而釋放晶格中的金屬元素; 濃硝酸由于氧化性強, 主要用于消解沉積物樣品中的有機質(zhì); 加入H2O2可以進一步提高溶液的氧化性。因此, 微波實驗中選取HNO3-H2O2-HF混合液進行海洋沉積物的消解, 該試驗的微波消解條件如表3所示。

影響海洋沉積物消解效果的因素除了選用酸的種類, 還有酸的用量、消解溫度及保溫時間等。本試驗運用正交試驗法, 選取L16(45)正交表, 按五因素四水平安排試驗(表4)。以各元素含量測試結(jié)果作為衡量微波消解效果的客觀指標, 優(yōu)選最佳條件。每一條件下均做3次重復(fù), 計算平均值。正交試驗結(jié)果見表5。

表3 微波消解程序

Tab.3 Conditions for microwave digestion of samples

表4 微波消解正交試驗因素與水平

表5 微波消解正交試驗方案和試驗結(jié)果(n= 3)

1.4 正交實驗設(shè)計

數(shù)據(jù)通過 SPSS 19.0 軟件[15]進行正交設(shè)計極差分析和方差分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 極差分析

從表6中極差結(jié)果可知, 對于Cu元素, 五因素對試驗指標的影響依次為HNO3用量>HF用量>H2O2用量>消解溫度>保溫時間, 即4>3>3>3>1; 對于Zn元素, 五因素對試驗指標的影響依次為 HF 用量>HNO3用量>H2O2用量>保溫時間>消解溫度, 即3>3>3>1>3; 對于Pb元素, 五因素對試驗指標的影響依次為HNO3用量>HF用量>保溫時間>H2O2用量>消解溫度, 即4>3>3>1>3; 對于Cd元素, 五因素對試驗指標的影響依次為HF用量>HNO3用量>H2O2用量>消解溫度>保溫時間, 即3>4>1>4>1。綜合四因素對試驗指標各元素的整體影響, 微波消解的最佳條件為43331, 即HNO3用量6.0 mL、H2O2用量3.0 mL、HF用量3.0 mL、第三步程序消解溫度190 ℃、保溫時間15 min。

表6 正交試驗的極差分析結(jié)果/(μg·g–1)

2.2 方差分析

正交試驗的極差分析法直觀形象、簡單易懂, 但是極差分析不能把試驗過程中的試驗條件的改變(因素水平的改變)所引起的數(shù)據(jù)波動與試驗誤差所引起的數(shù)據(jù)波動區(qū)分開來, 也無法對因素影響的重要程度(顯著性)給出精確的定量估計。因此, 為彌補直觀分析的不足, 必須對試驗結(jié)果做方差分析, 本實驗選擇離方差和最小者做為誤差項[16]。

對Zn 離子的實驗結(jié)果進一步進行正交試驗方差分析, 結(jié)果見表7。

表7 Zn正交試驗結(jié)果方差分析表

根據(jù)以上方法, 對 Cu、Pb、Cd 也進行方差分析, 計算值, 結(jié)果見表8。

表8 Cu、Zn、Pb、Cd 四元素正交試驗結(jié)果方差分析表

注:“—”為對應(yīng)元素方差分析中的誤差.

從表8可以看出,(HNO3用量)對Cu和Zn的影響極顯著(<0.01), 對Pb和Cd影響顯著(<0.05);(HF用量)對Zn的影響極顯著, 對其他三元素的影響顯著,(H2O2用量)除對Zn的影響顯著外, 對其他三元素影響不大; 而(消解溫度)和(保溫時間), 對實驗結(jié)果影響不大。因此, 因素和為主要影響因素, 因素、、為次要因素, 各因素的主次順序為>>>>E, 即HNO3用量、HF用量、H2O2用量、第三步程序升溫溫度和消解時間。

按照方差分析的觀點, 只需要對顯著影響的因素選擇最佳水平, 而其他對試驗結(jié)果影響較小的因素, 則可根據(jù)成本、時間、收益等方面的統(tǒng)籌考慮選擇適當?shù)乃? 因此在本試驗中, 各因素最佳條件為43331, 這與前面直觀極差分析的結(jié)果一致。

2.3 方法的準確度

2.3.1 方法定量下限

選取一個空白樣品進行空白試驗, 對這一個樣品平行測定10次, 得到標準偏差, 方法檢出限MDL=·(-1, 0.99) (其中(6, 0.99)=3.143), 方法定量下限MQL=3MDL[17]。表9給出了方法空白和方法定量下限結(jié)果, 可見Cu、Zn、Pb、Cd四種元素的方法空白依次為0.024~0.253 ng/mL, 方法定量下限依次為0.005~0.057 μg/g。

表9 Cu、Zn、Pb、Cd 四種元素的方法空白和方法定量下限

2.3.2 準確度及精密度試驗

本實驗中, 微波消解的最佳條件為43331, 但是按此條件的試驗在正交表的16次試驗中并沒有出現(xiàn), 因此需要用此條件, 對本文選取的近海海洋沉積物質(zhì)控標準物質(zhì)GBW07314樣品再次進行預(yù)處理及測定。平行測定6次, 計算出6個平行樣之間的標準偏差SD和相對標準偏差RSD值, 進行精密度試驗, 結(jié)果如表10所示。

表10 海洋沉積物標準物質(zhì)的檢測結(jié)果

實驗結(jié)果表明, 各元素的測定結(jié)果均在標準值范圍內(nèi), 并且RSD相對標準偏差在1.29%~8.21%之間, 說明該方法的準確性高, 重復(fù)性好, 用正交試驗獲得的沉積物微波消解條件是正確的。為驗證方法的廣譜性, 又分別選取兩種不同海域的海洋沉積物(GBW07333黃海海洋沉積物、GBW07334南海海洋沉積物), 采用本試驗的最佳條件消解樣品, 結(jié)果表明, 該方法適合上述所有海洋沉積物種類, 各元素回收率為91.52%~107.55%, 回收率高, 準確度好。

2.4 膠州灣表層海洋沉積物的測定

為驗證所構(gòu)建方法在實際樣品測定中的應(yīng)用效果, 選取膠州灣6個站位的表層海洋沉積物樣品, 該樣品于2016年8月使用Van Veen采集器獲取, 站位選取如圖1所示。用正交試驗獲得的試驗條件測定沉積物樣品中其中Cu、Zn、Pb、Cd四種元素的含量, 測定結(jié)果見表11。

圖1 膠州灣采樣站位分布, 三角形為表層沉積物

表11 膠州灣表層海洋沉積物測定結(jié)果

S3站位中各元素含量普遍低于其他5個站位,主要是因為S3站位靠近大沽河口, 作為膠州灣輸砂量最大的河流, 其攜帶而來的粗顆粒物質(zhì)易在河口受突然下降的流速影響而沉降, 顆粒物粒徑粗, 吸附弱; S5站位各元素含量普遍偏高, 主要是因為其位于潮道、沿岸流和河口的交匯處, 水動力突然降低, 沉積物顆粒較細, 吸附強, 體現(xiàn)了粒徑效應(yīng)的主導[18]。

6個站位沉積物樣品中Zn、Pb和Cd的含量都低于GB 18668—2002《海洋沉積物質(zhì)量》第一類標準, 表明沉積物質(zhì)量良好; S3、S4、S6和S7樣品中Cu含量低于《海洋沉積物質(zhì)量》第一類標準, 但是S5和S8樣品中Cu含量高于第一類標準, 低于二類標準, 表明存在著輕度污染, 可能跟這兩個站位離生活區(qū)比較近有關(guān)系, 需要加強該海域沉積物中Cu含量的監(jiān)測。

3 結(jié)論

本文研究了微波消解-電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)同時測定海洋沉積物中Cu、Zn、Pb和Cd四種重金屬元素的方法, 通過正交試驗對微波預(yù)消解條件進行優(yōu)化, 研究不同酸體系和配比下, 以及不同微波消解條件下沉積物樣品的消解效果, 經(jīng)極差分析及方差分析后, 得到了最優(yōu)試驗條件。微波消解的適宜條件為HNO3用量6.0 mL、H2O2用量3.0 mL、HF用量3.0 mL、第二步程序消解溫度190 ℃以及保溫時間15 min。各元素的標準曲線線性相關(guān)性好, 擬合系數(shù)均大于0.999, 各元素方法定量下限為0.005~ 0.057 μg/g。對海洋沉積物標準物質(zhì)GBW07314、GBW07333及GBW07334進行重復(fù)性試驗的精密度及準確度考察, 各元素的測定結(jié)果均在標準值范圍內(nèi), 回收率在91.52%~107.55%之間, 且重復(fù)性相對標準偏差為1.29%~8.21%, 方法準確度高, 重復(fù)性好, 能滿足日常分析測試要求。

本文構(gòu)建的微波消解ICP-MS測定海洋沉積物樣品中Cu、Zn、Pb、Cd四種元素的測定方法, 效率高、操作簡便、準確度高、精密度好、方法定量下限低, 且能多元素同時測定, 可為我國海洋沉積物的科學研究提供有力的技術(shù)支撐, 對于海洋環(huán)境的監(jiān)測及管理具有重要的指導意義。

[1] BIRCH G F. Determination of sediment metal background concentrations and enrichment in marine environments-A critical review[J]. Sci. Total Environ, 2017, 580: 813-831.

[2] GRAEME K A, POLLACK Jr C V. Heavy metal toxicity, part I: Arse-nic and mercury[J]. Emerg. Med. Int., 1998, 1616: 45-56.

[3] LAWRENCE A L, MASON R P. Factors controlling the bioaccumulation of mercury and methylmercury by the estuarine amphipod Leptocheirus plumulosus[J]. Environ. Pollut., 2001, 111: 217-231.

[4] ZHUANG Wen, GAO Xuelu. Integrated assessment of heavy metal pollution in the surface sediments of the Laizhou Bay and the coastal waters of the Zhangzi Island, China: comparison among-typical marine sediment quality indices[J]. PLoS One, 2014, 9(4): e94145.

[5] MACHADO A A D, SPENCER K, KLOAS W, et al. Metal fate and effects in estuaries: A review and conceptual model for better understanding of toxicity[J]. Sci. Total Environ., 2016, 541: 268-281.

[6] 宋金明, 段麗琴. 渤黃東海微/痕量元素的環(huán)境生物地球化學[M]. 北京: 科學出版社, 2017. SONG Jinming, DUAN Liqin. Environmental biogeoche-mistry of trace elements in the Bohai Sea, the Yellow Sea and the East China Sea[M]. Beijing: Science Press, 2017.

[7] 劉瑤, 宋金明, 孫玲玲, 等. 氫氧化鎂共沉淀富集分離-ICP-MS測定海水中的稀土元素[J]. 海洋環(huán)境科學, 2019, 38(2): 303-309. LIU Yao, SONG Jinming, SUN Lingling, et al. Determination of Trace Rare Earth Elements in Seawater by ICP-MS with Mg(OH)2Co-precipitation Treatment[J]. Mar. Environ. Sci., 2019, 38(2): 303-309.

[8] 李冰, 楊紅霞. 電感耦合等離子體質(zhì)譜原理和應(yīng)用[M].北京: 地質(zhì)出版社, 2005: 1-13. LI Bing, YANG Hongxia. Principle and Application of Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry[M]. Beijing: The Geological Press, 2005: 1-13.

[9] SANDRONI V, SMITH C M. Microwave digestion of sludge, soil and sediment samples for metal analysis by inductively coupled plasma–atomic emission spectrometry[J]. Anal. Chim. Acta, 2002, 468: 335-344.

[10] 楊麗華. 基于微波消解/電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定土壤中全磷[J]. 分析測試學報, 2019, 38(9), 1136-1139.YANG Lihua. Determination of Total Phosphorus in Soil by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry with Microwave Digestion[J]. J. Instrum. Anal., 2019, 38(9), 1136-1139.

[11] FLORES E M, BARIN J S, PANIZ J N, et al. Microwave- assisted sample combustion: a technique for sample preparation in trace element determination[J]. Anal. Chem., 2004, 76(13): 3525-3529.

[12] 楊妙峰, 劉海波, 陳成祥, 等. 電感耦合等離子體質(zhì)譜同位素稀釋法測定沉積物和茶葉標準物質(zhì)中鉛的研究[J]. 分析測試學報, 2005, 3: 52-55. YANG Miaofeng, LIU Haibo, CHEN Chengxiang, et al. Determination of Lead Content in Standard Materials of Lake Sediment and Tea by ID-ICP-MS[J]. J. Instrum. Anal., 2005, 3: 52-55.

[13] 孫秀敏, 雷敏, 李璐, 等. 微波消解-ICP-MS法同時測定土壤中8種重(類)金屬元素[J]. 分析試驗室, 2014, 33(10): 1177-1180.SUN Xiumin, LEI Min, LI Lu, et al. Simultaneous determination of eight heavy metals elements in soil by microwave digestion-inductively coupled plasma mass spectrometry[J]. Chin. J. Anal. Lab., 2014, 33(10): 1177-1180.

[14] 張旭. 混合正交試驗優(yōu)化微波消解測定沉積物中重金屬Pb[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2017, 45(22): 9-12. ZHANG Xu. Optimization of Determination of Soil Heavy Metal Pb by Mixed Orthogonal Design[J]. J. Anhui Agr. Sci., 2017, 45(22): 9-12.

[15] 胡志潔. SPSS 11.5 軟件在正交試驗設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 醫(yī)學信息, 2007, 20(5): 737-740. HU Zhijie. Application of SPSS11.5 software in orthogonal design[J]. Med. Info., 2007, 20(5): 737-740.

[16] 滕海英, 祝國強, 黃平, 等. 正交試驗設(shè)計實例分析[J]. 藥學服務(wù)與研究, 2007, 8(1): 75-76. TENG Haiying, ZHU Guoqiang, HUANG Ping, et al. Case analysis of orthogonal experimental design[J]. Pharm. Care Res., 2007, 8(1): 75-76.

[17] ZHU Y B, ITOH A, UMEMURA T, et al. Determination of REEs in natural water by ICP-MS with the aid of an automatic column changing system[J]. J. Anal. At. Spec-trom, 2010, 25: 1253-1258.

[18] LIU J, SONG J M, YUAN H M, et al. Trace metal comparative analysis of sinking particles and sediments from a coastal environment of the Jiaozhou Bay, North China: Influence from sediment resuspension[J]. Chemosphere, 2019, 232: 315-326.

Optimization of microwave digestion conditions for determination of heavy metals in marine sediments by ICP-MS

LIU Yao1, 2, LIU Jin1, 2, SUN Ling-ling1, 2, SUN Xuan1, 2, SONG Jin-ming1, 2, 3, 4

(1. Analytical Center of Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 2. Center for Ocean Mega-Science, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China; 3. Laboratory for Marine Ecology and Environmental Science, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao 266237, China; 4. Key Laboratory of Marine Ecology and Environmental Sciences, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China)

Accurate determination of heavy metals in marine sediments is of great significance for monitoring, maintaining, and managing healthy oceans. In this paper, the orthogonal test results of microwave digestion conditions for the simultaneous determination by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) of copper, zinc, lead, and cadmium in marine sediments have been reported. Using the orthogonal test method, L16(45) orthogonal table was selected to study the digestion effect of sediment samples under different acid systems and ratios and under different microwave digestion conditions. After range analysis and variance analysis, the optimal digestion conditions were as follows: the added volume of HNO3, H2O2, and HF were 6.0 mL, 3.0 mL, and 3.0 mL, respectively; the digestion temperature was 190℃, and the digestion time was set to 15 min. The results showed that the accuracy of the method after orthogonal optimization was high, and the test results of three certified marine sediment reference materials were all within the standard value range. The recovery rate was good, and the recovery rate of each element was 91.52%–107.55%; High precision and good repeatability, the relative standard deviation of repeatability was 1.29%–8.21%; Low detection limit of the method, the quantitative limit of each element was 0.005–0.057 μg/g. The method is accurate and reliable and can meet the requirements for accurate copper, zinc, lead, and cadmium determination in samples of marine sediments.

orthogonal experiment optimization; microwave digestion; heavy metals; marine sediments; ICP-MS determination

Aug. 24, 2020

0657.63

A

1000-3096(2021)04-0106-08

10.11759/hykx20200824003

2020-08-24;

2020-10-09

中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項項目(XDA23050501); 山東省重大科技創(chuàng)新工程專項項目(2018SDKJ0504-1)

[Strategic Priority Research Program of the Chines Academy of Sciences, No. XDA23050501; Key Science and Technology Innovation Program supported by Shandong Province, No.2018SDKJ0504-1]

劉瑤, 女(1987—), 碩士, 工程師, 山東煙臺人, 主要從事海洋化學分析研究, 電話: 0532-82898809, E-mail: liuyao@qdio.ac.cn; 宋金明(1964—),通信作者, 博士, 研究員, 研究方向: 海洋環(huán)境, E-mail: jmsong@qdio.ac.cn

(本文編輯: 康亦兼)