实验设计68197

1、分析方法方案设计与实施实习报告微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定植物样品中微量元素姓名：方圆年级专业：11级农业资源与环境学号：11100742指导老师：朱江一电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术元素分析是化学分析的一个重要组成部分，传统的元素分析方法包括分光光度法、原子吸收法（火焰与石墨炉）、原子荧光光谱法、ICP发射光谱法等。这些方法都各有其优点，但也有其局限性，例如：或是样品前处理复杂，需萃取、浓缩富集或抑制干扰；或是不能进行多组分或多元素同时测定，耗时费力；或是仪器的检测限或灵敏度达不到指标要求等。电感耦合等离子体质谱ICP-MS(InductivelyCoupledPlasma

2、MassSpectrometry)技术是几乎克服了传统方法的大多数缺点，并在此基础上发展起来的更加完善的元素分析法，因而被称为当代分析技术的重大发展。二ICP-MS的工作原理及其分析特性在ICP-MS中，ICP作为质谱的高温离子源（7000K），样品在通道中进行蒸发、解离、原子化、电离等过程。离子通过样品锥接口和离子传输系统进入高真空的MS部分，MS部分为四极快速扫描质谱仪，通过高速顺序扫描分离测定所有离子，扫描元素质量数范围从6到260，并通过高速双通道分离后的离子进行检测，浓度线性动态范围达9个数量级从ppq到1000ppm直接测定。因此，与传统无机分析技术相比，ICP-MS技术提供了最低

3、的检出限、最宽的动态线性范围、干扰最少、分析精密度高、分析速度快、可进行多元素同时测定以及可提供精确的同位素信息等分析特性。ICP-MS的谱线简单，检测模式灵活多样：（1）通过谱线的质荷之比进行定性分析；（2）通过谱线全扫描测定所有元素的大致浓度范围，即半定量分析，不需要标准溶液，多数元素测定误差小于20%；（3）用标准溶液校正而进行定量分析，这是在日常分析工作中应用最为广泛的功能；（4）同位素比测定是ICP-MS的一个重要功能，可用于地质学、生物学及中医药学研究上的追踪来源的研究及同位素示踪。三引言测定生物样品中的微量元素已有相关的国家标准，报道的文献也较多，主要是针对食品、药材等物料, 采

4、用传统的直接湿式消解、压力消解罐消解和干法灰化消解等样品分解方法, 用原子荧光光谱法、原子吸收光谱法和化学法测定生物样品中常量元素和重金属元素。近年来, 微波消解和电感耦合等离子体发射光谱法( ICP- AES)、电感耦合等离子体质谱法 ( ICP- MS)等现代先进分析技术应用于生物样品中微量元素的测定报道日渐增多。在农业地质调查工作中, 为了实现对农业地质环境的准确评价, 需要研究元素从岩石-土壤-水-农作物(养殖物)- 人体的生态循环过程,要求检测岩石、根系土、灌溉水及植物果实、根、茎、叶中起显著作用的元素( N、P、K、S、B、Mo), 有一定作用的元素( Ca、F、Na、Mg、Fe、

5、Mn、Cu、Cl),起有害作用的元素 (As、Cr、Pb、Cd、Hg), 未知作用的元素( Se、Ge、Li、La)等4类。对植物样品而言,一些元素(B、Ge、Li、La、Cd)含量很低, 传统方法的测定检出限和测试效率均难以满足需要, 而采用 ICP- MS法同时测定这些元素的文献报道较少。本实验工作采用密闭微波消解技术进行植物样品前处理, ICP- MS法同时测定 B、Cd、Cu、Co、Cr、Mo、L i 、Ni 、Pb、La、Ge共11个微量元素, 有效地解决了植物样品的分解和残留有机物干扰问题, 元素检出限较其他方法明显降低。方法具有精密度好、检出限低、多元素同时测定等特点, 可以较大

6、程度地提高植物样品的检测质量和效率, 用于植物的果实、根、茎、叶等不同类型样品的测定, 结果满意。四实验部分1 仪器及工作参数X Series型电感耦合等离子体质谱仪、ETHOS A型微波消解仪。经试验选择的 ICP- MS工作参数见表1。微波消解采用斜坡升温控制方式, 参数选用10min升温180,保持15min。表1 ICP- MS仪器工作参数2 主要试剂单一元素标准储备溶液: (B)=100mg/L(水介质 ); (Cd)=100mg/L (0.45mol/L H2SO4介质 ); ( Li)=500 mg/L(0.6mol/L HCl介质);(Cu) = 500mg/L(0.45mol

7、/LH2SO4介质);(Ni)=500mg/L(0.6mol/LHCl介质); ( Co)=500mg/L(0.6mol/L HCl介质); (Ge) =100mg/L(0.9mol/L H2SO4介质); (Mo)=500mg/L(0.5mol/L NaOH溶液介质); ( Cr) = 500 mg /L(水介质); ( La) =500mg/L(1.2 mol/L HCl介质); (Pb)=500mg/L(0.3mol/L HNO3介质 )。标准溶液: (Cd)= 50 ug/L; ( Ge) = 10ug/L; ( Cu /Co/N i/Pb/Cr/Li/La ) 各 50ug/L;(B

8、)= 20ug/L; (Mo) = 10 ug/L, 除 B的标准溶液为0.4 mol/L HNO3介质外, 其余元素均为 0.8mol/L HNO3介质。内标: (Rh)=10ug/L和(Sc)=50ug/L。HNO3: MOS级。H2O2、HF和 HClO4: 优级纯。高纯水: 电阻率 18Mcm。3 样品消解称取0.10001.0000g(视样品种类而定)干燥样品于70mL聚四氟乙烯消解罐中,加入7mLHNO3,浸泡24h(植物根、茎、叶浸泡过夜),再加入2mLH2O2,将消解罐放入微波消解仪内进行消解(工作程序为10min升温180,保持15min)。消解完毕后,将消解罐中的溶液转入2

9、5mL聚四氟乙烯烧杯中,在电热板上加热, 蒸至1mL左右(如果溶液呈深棕色,加2mLHNO3再次蒸至1mL),取下,加5mL1. 5mol/L HNO3,微沸12min,用高纯水洗入25mL塑料容量瓶中,定容,摇匀,静置1h,溶液稀释10倍后用标准溶液制备标准曲线,在利用ICP-MS仪器测定各元素含量,同时做23个空白。五结果与讨论六注意事项1.微波消解条件的选择植物样品消解通常采用 HNO3、H2SO4、HClO4和H2O2等强氧化剂作消解溶剂。样品中含有大量的有机物,加入消解溶剂直接微波消解可能会引起剧烈反应而发生爆炸,因此在微波消解之前样品用消解溶剂浸泡,使有机组织预分解。2.称样量的选择随着称样量的增加,同样的消解条件下样品消解不够完全,测定结果降低。同时,称样量增加,使测试溶液中盐类增多,基体效应增大。对于根、茎、叶样品,选择称样量0.5000g较为适宜;对于果实,称样量则可增加到1.0000g。3测定同位素的选择根据各元素的丰度及各同位素所对应的干扰情况, 试验选取分析元素的测定同位素见表2。表2 测定同位素的选择4干扰及消除在ICP-MS测量中,干扰主要有质谱干扰和基体效应。质谱干扰有同量异位素叠