[发明专利]一种环境介质或生物样品中多种重金属的测定分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学分析领域，是一种环境介质或生物样品中多种重金属的测定分析方法，具体地说，是一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定环境介质和生物样品中多种重金属的方法。 

背景技术

微波消解是目前最常用的样品消解方法，其利用微波加热封闭容器中的消解液（各种酸、部分碱液和盐类）和样品从而在高温增压条件下使各种样品快速溶解。由于ICP-MS测定样品重金属含量时，其对样品的盐浓度具有较高要求，因此，一般选择各种酸作为消解液。对于环境样品而言，环境介质样品如土壤、沉积物等因含难溶矿物质较多且基体复杂而难于消解，而生物样品则因含蛋白质、糖类、酚类、油脂类物质的存在而容易出现样品有机质含量过高、脂乳化等问题。因此，常用消解液所选用的硝酸、盐酸等单一使用的酸无法满足上述样品的消解，需采用混合酸如王水、逆王水等作为样品的消解液。 

王水是最常用的混合酸，是硝酸和盐酸以1:3的体积比进行配置的。它可以用来溶解包括钢、高温合金钢、铝合金、锑、铬和铂族金属等许多金属和合金，以及铁矿石、磷酸盐岩石、矿渣和不易溶解的汞、砷、钴和铅的硫化物。王水中含有硝酸、氯气和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂，同时还有高浓度的氯离子，王水的氧化能力比硝酸强，一些不溶于硝酸的金属如金、铂等能被王水溶解，王水因此被称为“水”中之王。王水溶解金和铂的反应方程式如下： 

Au+HNO₃+4HCl====H[AuCl₄]+NO+2H₂O

3Pt+4HNO₃+18HCl====3H₂[PtCl₆]+4NO+8H₂O

虽然，王水具有溶解金、铂等惰性金属的强氧化能力。但对环境介质样品而言，王水虽然可以从土壤或沉积物的硅酸盐基质中酸洗出部分金属，但无法有效的加以完全溶解。如EPA3050B的方法使用王水溶解待测元素用于测定淤泥、土壤、沉积物中铅、镉等重金属元素含量，是一个非完全消解的方法，硅酸盐结构中的元素含量并不能被溶解出来（http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/pdfs/3050b.pdf），样品的分析结果也低于EPA3052（用硝酸－HF体系溶解基体，是一个完全消解的方法， http://www.epa.gov/osw/hazard/testmethods/sw846/pdfs/3052.pdf）。此外，对生物样品而言，高比例的盐酸使用量也会造成油脂类物质的乳化。因此，王水无法作为环境样品最适合的消解液。

逆王水，也叫勒福特（Lefort）王水，是三份硝酸与一份盐酸的混合物，其氧化性比王水更强，可以溶解Ag、Hg、Mo等金属及Fe、Mn、Ge的硫化物。逆王水的反应和王水不同，其反应方程为： 

3HNO₃+HCl ==== H₂[(N₃O₈)Cl]+2H₂O

H₂[(N₃O₈)Cl]==== [(N₃O₈)Cl]^2- + 2H⁺

逆王水中大部分形成这种配合物，用发烟硝酸(二缩三硝酸)溶解氯化氢亦能得到。这种配合无在通常情况下为无色，但是易分解为Cl₂、NO₂、N₂O₄故呈桔红色，习惯上也称之为红酸，实际上所谓“红酸”即配合物H₂[(N₃O₈)Cl]。H₂[(N₃O₈)Cl]在水溶液中完全电离成为离子。是具有强氧化性的强酸，700KPa压强下为纯净物，是无色油状的透明液体，常温下分解产生氮的氧化物而显橘红色，并强烈发烟。这种络合酸氧化性很强，并且其阴离子有很好的配位性。因此，更适合于有机质较高的环境生物样品的消解，而其配合氢氟酸使用亦能解决土壤、沉积物等环境介质样品的消解问题。同时，硝酸、盐酸和氢氟酸相比硫酸、高氯酸等均易在较低的温度下消除，可以有效避免高温赶酸引起的待测元素的损失。