随着工业化进程和经济发展越来越快，过量的农药、化肥被使用，工业废水的污染、大气的污染、重金属污染、固体垃圾污染等等因素导致农业发展环境问题越来越严重，农产品质量问题日益突出，甚至爆出了震惊世人的湖南镉大米事件，种种迹象表明土壤中的重金属元素含量正在逐步得到各界工作者的重视。

      关于土壤的现行标准共645项，其中关于各项关键物质检测的则有273项，涉及到的检测手段有目测法、分光光度法、原子吸收法、X射线荧光光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）等等。与其他检测手段相比，ICP-OES具有线性范围宽、操作简便、速度快、精密度高、稳定性好等优势因而备受科研工作者青睐。上述标准中，利用ICP-OES检测土壤中元素总量的标准分别是《土壤和沉积物11种元素的测定碱熔-电感耦合等离子体发射光谱法》（HJ 974-2018）、《森林土壤铜、锌、铁、锰全量测定电感耦合等离子体发射光谱法》（LY/T 3129-2019）。前者对土壤前处理的方式是碱熔，后者的前处理方式是酸溶。因为酸溶法消解土壤时加入氢氟酸并赶酸会使得硅损失，导致硅元素的含量无法测定，且在完全不含氢氟酸的溶液中钛元素不稳定，因此需要使用碱熔法对土壤进行前处理，而后测定土壤中的硅、钛等元素含量。

      以《土壤和沉积物11种元素的测定碱熔-电感耦合等离子体发射光谱法》（HJ 974-2018）为参考，本应用报告采用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）对4种土壤质控样GSS-29、GSS-1a、GSS-3a、GSS-6a中的硅、钙、镁、钾、铝、铁、锰、钡、钒、锶、钛11种元素含量进行测定。

实验部分

仪器

表1 电感耦合等离子发射光谱仪

表2 电感耦合等离子发射光谱仪检测参数

试剂及标准品

      试剂：优级纯硝酸，优级纯盐酸，优级纯碳酸钠，光谱纯四硼酸锂，光谱纯偏硼酸锂；

      纯水：18.25 MΩ·cm去离子水；

      标准溶液：Si、Ca、Mg、K、Fe、Al、Mn、Ba、V、Sr、Ti、Rh单元素标准溶液，1000 μg/mL，国家有色金属研究院。

样品处理

      先在铂金坩埚底部加入0.5 g碳酸钠垫底，称取1.0 g碳酸钠、0.1 g四硼酸锂和0.4 g偏硼酸锂，适当混匀制成熔剂，再依次加入约2/3的熔剂和0.2 g(精确至 0.0001 g)土壤质控样，最后放入剩余的熔剂，使其铺在混合物表面。将铂金埚置于马弗炉中，升温至1000 ℃，保持 30 min，停止加热。约5 min后用坩埚钳夹住铂金坩埚直立于已盛有水的陶瓷托盘中淬火，待熔融物出现裂纹后，取出坩埚并向坩埚内加水直至没过熔融物，当熔融物与坩埚脱离后，将脱落的熔融物转移至聚四氟乙烯消解杯中。取8 mL硝酸，16 mL盐酸配制成混酸，先用少许硝酸-盐酸混合溶液多次淋洗坩埚壁上的沉淀，淋洗液移入烧杯中，再用水冲洗坩埚，最后将剩余的硝酸-盐酸混合溶液加入聚四氟乙烯消解杯，使熔融物全部溶解，将烧杯中的溶液转移至500 mL塑料容量瓶中，加入一定量的铑标准溶液使得最终定容后铑的浓度为5.0000 mg/L，最后用水定容至标线，待测。

表3 前处理不同阶段样品图片

标准曲线与检出限

      在表4所示的浓度范围内，所有待测元素线性相关系数值均大于0.99952。以空白试样连续分析11次所得测定值的3倍标准偏差所对应的样品浓度作为检出限，各元素检出限见表5。

表5 测定元素分析线、线性相关系数及方法检出限

精密度测试

      对土壤质控样GSS-29的7个平行样分别测试，其结果精密度RSD%＜ 2.58%，

准确度测试

      利用上述方法分别对土壤质控样GSS-29、GSS-1a、GSS-3a、GSS-6a中11种元素含量进行测试，将硅、钙、镁、钾、铝、铁5种元素的含量用相应氧化物的含量表示，各含量如下表7所示，该方法可有效应用于土壤中硅、钙、镁、钾、铝、铁、锰、钡、钒、锶、钛11种元素含量的测试。

表7 准确度测试结果 (单位：mg/kg)

注：带*的元素和数据含量单位为10-2。

      对土壤质控样GSS-29进行加标回收率测试，每个样品按照元素含量选择合适的浓度进行加标，每个样品的加标回收率都在91.6% ~ 108%之间。

结语

      本文采用碱熔法处理4种土壤质控样，并利用ICP-OES对土壤质控样的硅、钙、镁、钾、铝、铁、锰、钡、钒、锶、钛11种元素含量进行测定。从实验结果来看，各元素建立的标准曲线的线性系数均大于0.99952，GSS-29中待测元素的精密度测试RSD%在0.248% ~ 2.58%范围内，且GSS-29中各待测元素加标回收率在91.6% ~ 108%范围内，各元素方法检出限范围在0.360 ~ 9.18 mg/kg，说明本方法对土壤质控样中元素含量测定时，分析结果精密度准确度良好，该方法可有效应用于土壤样品中硅、钙、镁、钾、铝、铁、锰、钡、钒、锶、钛11种元素含量的测定。

附录