土壤元素分析不僅對(duì)農(nóng)業(yè)至關(guān)重要，從環(huán)境角度來看也很重 要。有毒金屬主要通過污染物直接（即工業(yè)廢物或排出物）或 間接（即從水中浸出、消費(fèi)者污染物）進(jìn)入土壤。 這些有毒金屬可以通過揚(yáng)塵直接被人類吸收，也可以通過被可食用動(dòng)植物攝取進(jìn)入食物鏈。此外，這些有 毒金屬會(huì)滲入地下水，污染飲用水源。攝入這些有毒金屬可能導(dǎo)致人類和動(dòng)物出現(xiàn)急性或慢性毒性反應(yīng)。 因此，土壤中污染物鑒別以及有毒元素水平測(cè)定是需要考量的重要方面。1 在過去，從土壤中浸出這些元素的方法是使用硝酸和鹽酸浸提法。然而，這只能提取部分相關(guān)的金屬，且 沒有指明其在土壤中的總濃度，因?yàn)橐恍┰亟釤o法浸出，而是保留在土壤物質(zhì)的晶格中。因此，通常在電 熱板上使用硝酸（HNO3 ）、鹽酸（HCl）、氫氟酸（HF）和高氯酸（HClO4 ），執(zhí)行四步酸消解法，以實(shí)現(xiàn)消解。 多年來，土壤研究中需要測(cè)量的元素?cái)?shù)量有所增加，但其容許濃度卻有所下降。例如，在中國，對(duì)農(nóng)業(yè)和/或 開發(fā)用地中的鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鎳（Ni）、鋅（Zn）、銻（Sb）、鈹（Be）、鈷（Co） 和釩（V）等多種元素的濃度都有規(guī)定。這就促進(jìn)了對(duì)低濃度檢測(cè)能力儀器的需求。電感耦合等離子體發(fā)射 光譜法（ICP-OES），作為一種能夠?qū)Χ嘣剡M(jìn)行快速分析的技術(shù)，歷來常用于這些類型的定量。然而，對(duì)于 土壤中的某些元素，ICP-OES的檢測(cè)能力不足。

因此，電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）是一種理想的分析技術(shù)，它具有多元素檢測(cè)能力，能夠在超低濃度下進(jìn)行 測(cè)量， 術(shù)一樣，ICP-MS也并非沒有干擾。ICP-MS有基于等離子體和 并且具有較寬的線性動(dòng)態(tài)范圍。然而，與所有分析技 基質(zhì)的多原子干擾，需要通過使用校正方程、碰撞或反應(yīng)化 學(xué)進(jìn)行干擾去除。2-3 在本應(yīng)用文章中，為了獲得多種土壤樣本的溶解，使用 了四酸消解。隨后，使用PerkinElmer NexION®ICP-MS對(duì)土壤 中的21種典型元素進(jìn)行了分析。

實(shí)驗(yàn) 樣品和樣品/標(biāo)準(zhǔn)溶液制備 

稱取大約0.250g（精確到0.0001g）土壤樣本至50mL PTFE消 解燒杯中，之后用0.5mL超純水潤濕土壤。接下來，加入5  mL HNO3 （超純，68%，蘇州晶瑞化學(xué)有限公司，中國江蘇蘇 州），容器加蓋，讓樣本浸泡過夜。次日，將燒杯置于通風(fēng)柜 中的電熱板上并在140°C下加熱直至體積減少至約3mL。接 下來，燒杯中加入5mLHNO3 、5mL HCl（超純，37%，蘇州晶瑞 化學(xué)有限公司）、2mL HF（超純，49%，蘇州晶瑞化學(xué)有限公 司）和1mL HClO4 ，然后用PTFE蓋蓋上燒杯，在電熱板上加熱 到180°C約2小時(shí)。然后打開燒杯，用去離子水清洗杯蓋上的 冷凝液至樣本溶液中。將電熱板溫度調(diào)節(jié)到160°C，并且繼 續(xù)加熱樣本以去除高度揮發(fā)性SiF4 形式的硅。為了有效除 硅，應(yīng)經(jīng)常輕輕搖晃燒杯，直到冒出白煙且溶液變得更粘 稠。如果溶液仍然渾濁并含有明顯的黑色懸浮液，則應(yīng)重復(fù) 上述消解過程，直到看到粘稠溶液。 將剩余溶液用2mL HNO3 溶解，冷卻至室溫，用適量1%硝酸 溶液沖洗燒杯3次，定量轉(zhuǎn)移至50 mL容

同樣用1%（v/v）硝酸溶液以表1所示水平制備校準(zhǔn)溶液。所 有校準(zhǔn)和內(nèi)標(biāo)溶液均使用本應(yīng)用文章末尾“使用的耗材”表 中所示的儲(chǔ)備溶液制備。 所有標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品均在線添加內(nèi)標(biāo)，無需手動(dòng)添加。雖然 可以使用多種內(nèi)標(biāo)，但表1中列出的三種對(duì)所有元素都有效， 因?yàn)樗鼈儾淮嬖谟跇颖局?，與分析物具有相似的第一電離 電位，并且可以反映研究中的質(zhì)量范圍。表2為分析元素的 質(zhì)量數(shù)。

為了驗(yàn)證該技術(shù)的準(zhǔn)確性，分析了3種土壤有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 理地球化學(xué)勘查研究所，中國河北）。這三種CRM的性質(zhì)和 來源不同，包括鹽堿土和灰色石灰質(zhì)土，不同樣本基質(zhì)之 間的元素濃度差異很大。例如，不同土壤CRM Mn

儀器 為了提高效率并簡化分析，所有分析都使用氦（He）作為 碰撞氣體，這大大減少了多原子干擾的影響，適用于基質(zhì) 變化較大以及干擾未知或特征明確的情況。表3列出了具 體的NexION ICP-MS條件。

結(jié)果和討論 通過對(duì)上述三種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行分析，確定了該方法的準(zhǔn) 確性。表4顯示了這些標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中的分析物濃度，分析物 回收率參見圖1，顯示所有分析物的回收率均在認(rèn)證值的 10%以內(nèi)，從而驗(yàn)證了方法的準(zhǔn)確性。

在確定該方法的準(zhǔn)確性后，對(duì)土壤樣本進(jìn)行了五小時(shí)的連 續(xù)分析，驗(yàn)證其穩(wěn)定性。五小時(shí)前后對(duì)GSS-1進(jìn)行了分析。 圖2顯示盡管該基質(zhì)具有挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性，但NexION  ICPMS系統(tǒng)仍表現(xiàn)出出色的穩(wěn)定性。值得注意的是，該數(shù) 據(jù)是在未經(jīng)重新校準(zhǔn)或樣品之間未進(jìn)行過度沖洗的情況 下獲得的，因此可以基本近似一般分析實(shí)驗(yàn)室中正常的樣 本測(cè)試流程。5小時(shí)內(nèi)，GSS-1每小時(shí)分析1次，GSS-1的 RSD%均在4%以內(nèi)（圖2）。圖2還顯示，GSS-1中所有分析 物的回收率都在認(rèn)證值的10%以內(nèi)。 在相同的分析運(yùn)行中，還監(jiān)測(cè)了相對(duì)于校準(zhǔn)空白的內(nèi)標(biāo)回 收率（圖3）。本研究中，內(nèi)標(biāo)回收率均在校準(zhǔn)空白原值的 15%以內(nèi)，且均在美國EPA方法6020B（用作參考）規(guī)定的 30%范圍內(nèi)4，進(jìn)一步驗(yàn)證了方法的穩(wěn)健性。這種穩(wěn) 定 性 和 穩(wěn) 健 性 源 自 于 N e x I O N 的 儀 器 設(shè) 計(jì)，例 如 專 為 ICP-MS設(shè)計(jì)的固態(tài)、自由運(yùn)行射頻發(fā)生器。這種獨(dú)特的發(fā) 生器可以進(jìn)行變化基質(zhì)的快速阻抗匹配，提供性能不受影 響并具有穩(wěn)健性和長期可靠性的等離子源。5三錐接口的 大孔徑錐，結(jié)合四極桿離子偏轉(zhuǎn)器，確保較少樣本沉積在 錐體上，同時(shí)也沒有需要清潔或維護(hù)的透鏡，從而實(shí)現(xiàn)較 少維護(hù)、出色的穩(wěn)定性和高基質(zhì)耐受性。

結(jié)論 本研究證明了PerkinElmer NexION ICP-MS在較長時(shí)間 內(nèi)輕松分析土壤中21種元素的能力。分析具有出色的準(zhǔn) 確性和穩(wěn)定性，并且通過NexION ICP-MS的獨(dú)特特征實(shí) 現(xiàn)，例如： ● 性和穩(wěn)定性  三錐接口和四極桿離子偏轉(zhuǎn)器，實(shí)現(xiàn)出色的基質(zhì)耐受 ● 生器，提供準(zhǔn)確阻抗匹配，快速調(diào)整并適應(yīng)變化的等  專為ICP-MS應(yīng)用設(shè)計(jì)的獨(dú)特固態(tài)、自由運(yùn)行的射頻發(fā) 離子體負(fù)荷 通過準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性保證，NexION ICP-MS提供了應(yīng)對(duì) 土壤分析挑戰(zhàn)的完整解決方案。