DB63∕T1871-2020 牧草 7种金属元素的测定 微波消解∕电感耦合等离子体质谱法(青海省).pdf

ICS 01.040.13 CCS Z 19 备案号：78026-2021 DB63 青海省地方标准 DB63/T 18712020 牧草 7 种金属元素的测定 微波消解/电感耦合等离子体质谱法 Forage grassdetermination of 7 metal elements microwave dissolution/inductively coupled plasma mass spectrometry 2020 - 12 - 09 发布 2021 - 02 - 10 实施青海省市场监督管理局 发 布 DB63/T 18712020 I 目 次 前 言 . II1 范围 . 12 规范性引用文件 . 13 术语和定义 . 14 方法原理 . 15 干扰和消除 . 16 试剂和材料 . 27 仪器和设备 . 28 样品的采集和制备 . 39 分析步骤 . 410 结果计算与表示 . 511 精密度和准确度 . 612 质量保证和质量控制 . 613 废物处理 . 614 注意事项 . 7附录 A （规范性） 各元素方法检出限和测定下限 . 8附录 B （资料性） 常见多原子离子干扰和干扰校正常用数学方程式 . 9附录 C （资料性） 方法精密度和准确度 . 10参考文献 . 13 DB63/T 18712020 II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 本文件由青海省生态环境厅提出并归口。 本文件起草单位:青海省生态环境监测中心。 本文件主要起草人：窦筱艳、陈珂、王雅雯、丁梅梅、高海鹏、文生仓、陈周杰、甘晓霞、许庆民、白鸽、杨玉婷、钟丹丹、柳春辉、杜作朋、强建宁、李继莲、李文瑞、马伟、周明星。 本文件由青海省生态环境厅监督实施。DB63/T 18712020 1 牧草 7 种金属元素的测定 微波消解/电感耦合等离子体质谱法 警告:硝酸具有强腐蚀性和强氧化性， 操作时应佩戴防护器具,避免接触皮肤和衣服， 所有样品的预处理过程应在通风橱中进行。 1 范围 本文件规定了采用微波消解/电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定牧草中七种金属元素的方法原理、干扰和消除、试剂和材料、仪器和设备、样品的采集和制备、分析步骤、结果计算与表示等技术内容。 本文件适用于牧草中铬（Cr）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）、镉（Cd）和铅（Pb）7种金属元素的测定。若通过验证，本文件也可适用于其它痕量金属元素的测定。 当称样量为0.5 g、消解后定容体积为50 ml时，7种金属元素的方法检出限为0.004 mg/kg0.4 mg/kg，测定下限为0.04 mg/kg1.6 mg/kg，详见附表A.1。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 牧草 狭义的牧草是指可供家畜采食的各种栽培和野生的一年生和多年生草本植物， 广义的牧草除包括各种栽培和野生的草类外，还包括可供家畜采食的藤本、半灌木和灌木。 注：本文件适用于狭义的牧草。 4 方法原理 采集的牧草样品经微波消解后，采用ICP-MS测定各金属元素的含量，根据元素的质荷比进行定性，内标法定量。 5 干扰和消除 DB63/T 18712020 2 5.1 质谱型干扰 质谱型干扰主要包括同量异位素干扰、多原子离子干扰、氧化物和双电荷干扰等。 a) 同量异位素干扰可以使用干扰校正方程进行校正， 或在分析前对样品进行化学分离等方法进行消除。常用的质量干扰校正方程见附录 B 中表 B.1。 b) 多原子离子干扰是 ICP-MS 最主要的干扰来源，可以利用干扰校正方程、仪器优化以及碰撞反应池技术进行消除。常见的多原子离子干扰见附录 B 中表 B.2。 c) 氧化物干扰和双电荷干扰可通过调节仪器参数降低干扰程度。 5.2 非质谱型干扰 非质谱型干扰主要包括基体干扰、空间电荷效应干扰、物理干扰等。非质谱型干扰程度与样品基体性质有关，可通过内标法、仪器条件或标准加入法等措施消除。 6 试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的优级纯化学试剂。 6.1 实验用水：电阻率18 Mcm，其余指标满足 GB/T 6682 中的一级标准。 6.2 硝酸：=1.42 g/ml，必要时经纯化处理。 6.3 硝酸溶液：2+98，用（6.2）配制。 6.4 标准溶液： a) 单元素标准储备溶液:=1000 mg/L。可用光谱纯金属（纯度大于 99.99 %）或其他标准物质配制成浓度为 100.0 mg/L1000 mg/L 的标准储备液。亦可购买有证标准物质； b) 多元素混合标准储备溶液。 可购买有证混合标准物质， 标液酸度尽可能与待测试样酸度保持一致； c) 单元素或多元素混合标准使用溶液。 用硝酸溶液 （6.3） 稀释元素标准储备溶液 （6.4.1 或 6.4.2） ，将元素分组配制成混合标准使用溶液。 注：所有元素的标准储备溶液配置后均应在密封的聚乙烯或聚丙乙烯瓶中保存。 6.5 内标标准储备溶液。宜选用45Sc、74Ge、103Rh、115In、185Re 为内标元素。可直接购买有证标准物质。 6.6 内标标准使用溶液。用硝酸溶液（6.3）稀释内标标准储备液（6.5），配制内标标准使用溶液。由于不同仪器采用不同内径蠕动泵管在线加入内标， 致使内标进入样品中的浓度不同， 故配制内标使用液浓度时应考虑内标元素在样液中的浓度约为 10.0 g/L100 g/L。 6.7 质谱仪调谐液：=10.0 g/L。宜选用 Li、Y、Be、Mg、Co、In、Tl、Pb、Bi 元素为质谱仪的调谐液。可直接购买有证标准物质，用硝酸溶液（6.3）稀释至 1.0 g/L10.0 g/L。 6.8 载气：氩气，纯度不低于 99.999%。 7 仪器和设备 7.1 电感耦合等离子体质谱仪：能够扫描的质量范围为 5 amu250 amu，分辨率在 10%峰高处的峰宽应介于 0.6 amu0.8 amu。 7.2 微波消解装置：输出功率 400 W1600 W。具备程式化功率设定功能，可对温度、压力和时间进行全程监控，感应温度精度2.5 ，配有聚四氟乙烯或同等材质的密闭微波消解罐。 7.3 温控赶酸装置：感应温度精度1。 7.4 分析天平：精度 0.0001 g。 DB63/T 18712020 3 7.5 离心机：转速能达到 4000 r/min。 7.6 聚乙烯容量瓶：50 ml、100 ml。 7.7 聚丙烯或聚四氟乙烯试剂瓶。 7.8 白色搪瓷盘。 7.9 陶瓷剪刀、无色聚乙烯薄膜。 7.10 不锈钢植物粉碎机或料理机。 7.11 筛网孔径为 1.00 mm 尼龙筛。 7.12 具盖聚乙烯塑料瓶。 7.13 鼓风干燥箱。 7.14 一般实验室常用仪器和设备。 8 样品的采集和制备 8.1 样品的采集与保存 8.1.1 牧草采集混合样品。现场先确定草地类型，再以确定点位为中心划定采样区域，按照双对角线、梅花点法多点（5 个或以上）确定采样样方。使用不锈钢镰刀（或不锈钢剪刀）采集样方全部草本植物。每个采样样方采样量基本一致，牧草采样样方和采样部位根据采样草地类型要求采集，见表 1。 表1 牧草采样样方和采样部位的要求 采样草地类型 采样区域 采样样方 采样部位 高寒草甸草原类、高寒草原类、低地草甸类、山地草甸类、高寒草甸类 10 m10 m0.25 m0.25 m齐地剪整株 温性草原类、温性荒漠草原类、人工种植类 5 m5 m 0.1 m0.1 m 地面抬高 10 cm 整株剪 温性荒漠类、高寒荒漠类 50 m50 m0.5 m0.5 m 灌木植株的嫩茎、叶等可取食部分注：草地类型是采用青海省第二次草地资源调查采用的分类系统和划分标准，依据中国草地类型分类的划分标准和中国草地分类系统制定，在制定过程中紧密结合青海省天然草地的实际，参考1：100万中国草地类型图例系统，进行了适当的调整和归并。 8.1.2 牧草样品应在 3 月9 月采集，采集时应避开雨天等不利气候条件下进行。采样应以鲜样为主，重量一般要求为 100 g（干重）。若采样点位无鲜样，可用干样代替，并适当增加采样量。采集好的样品先装入布袋，再将装有牧草样品的布袋放入塑料袋，内外都贴好标签。采集后的样品应采用挂袋法初步风干，防止运输过程中霉变。 8.2 样品制备 8.2.1 将采集的样品（8.1）摊成 2 cm3 cm 的薄层，经常翻动，防止霉变，除去牧草样品中的砂砾和非狭义牧草等异物。用剪刀将牧草样品剪切至 1 cm2 cm 长的段状，在白色搪瓷盘上堆锥混匀，采用四分法缩分至 30 g。 8.2.2 将上述样品置于白色搪瓷盘,用鼓风干燥箱在 555 下烘干 6 h。 DB63/T 18712020 4 8.2.3 取 3 g5 g 牧草样品置于洗净并吹干的不锈钢植物粉碎机或料理机进行粉碎，用于清洗，倒出样品后用毛刷清扫粉碎机或料理机内的附着物，弃去。 8.2.4 将剩余的全部样品经上述不锈钢植物粉碎机或料理机粉碎，全部通过 1.00 mm 尼龙筛并混合均匀。 8.2.5 将制备后的样品装至具盖聚乙烯塑料瓶中，样品不少于 20 g，外套自封袋密封保存。 注：样品采集、运输、制备和保存过程中应防止霉变，避免玷污和待测元素损失。 8.3 试样的制备 8.3.1 称取样品（8.2）0.2 g0.5 g(精确至 0.0001 g，样品中元素含量低时，可适当增加称样量），置于微波消解罐中，用少量实验用水（6.1）润湿后加入 10 ml 硝酸（6.2），加盖放置 1 h 或过夜，旋紧罐盖进行消解，推荐使用的微波消解升温程序见表 2，程序结束后冷却。待罐内温度降至室温后在通风橱中取出，缓慢泄压放气，打开消解罐。 表2 微波消解仪参考升温程序 升温时间/min 消解温度/ 保持时间/min 5 120 10 5 150 10 5 190 30 8.3.2 将消解罐放在赶酸仪（7.3）在 100 条件下敞口赶酸（赶酸过程中经常摇动消解罐，100 为参考赶酸温度），赶至溶液剩余 1 ml2 ml 时，冷却到室温，用实验用水(6.1)定容至 50 ml，混匀后在 4000 r/min 离心 5 min 待测。同时做空白试验。 8.4 空白试样制备 不加样品，按照与试样制备（8.3）相同步骤制备空白试样。 9 分析步骤 9.1 仪器调谐 点燃等离子体后，仪器需预热稳定30 min。首先用质谱仪调谐液（6.7）对仪器的灵敏度、氧化物和双电荷进行调谐，在仪器灵敏度、氧化物、双电荷满足要求的条件下，调谐液中所含元素信号强度的相对标准偏差 5 %。然后在涵盖待测元素的质量范围内进行质量校正和分辨率校验，如质量校正结果与真实值差别超过0.1 amu 或调谐元素信号的分辨率在10%峰高处的峰宽超过0.6 amu0.8 amu的范围，应依照仪器使用说明书的要求对质谱进行校正。 9.2 校准曲线的建立 分别移取一定体积的多元素标准使用液(6.4中c)于100 ml容量瓶中，用硝酸溶液(6.3)稀释定容至刻度，混匀。以硝酸溶液(6.3)为标准系列的最低浓度点，另配制5个浓度点的标准系列，见表3。内标标准使用液（6.6）可直接加入工作溶液中，也可通过蠕动泵在线加入。内标的浓度应远高于样品自身所含内标元素的浓度。用ICP-MS进行测定，将标准系列从低浓度到高浓度依次导入雾化器进行分析，以各元素的浓度为横坐标，以响应值和内标响应值的比值为纵坐标，建立校准曲线。 DB63/T 18712020 5 表3 各元素校准系列溶液参考浓度 单位：g/L 元素 校准系列浓度 铬 0.00 1.00 5.00 10.0 50.0 100 镍 0.00 1.00 5.00 10.0 50.0 100 铜 0.00 1.00 5.00 10.0 50.0 100 锌 0.00 1.00 5.00 10.0 50.0 100 砷 0.00 0.50 2.50 5.00 25.0 50.0 镉 0.00 0.05 0.25 0.50 2.50 5.00 铅 0.00 0.50 2.50 5.00 25.0 50.0 9.3 试样测定 测定前，用硝酸溶液（6.3）冲洗系统直至信号降至最低，待分析信号稳定后开始测定。按照与建立标准曲线（9.2）相同的仪器参考条件和操作步骤进行试样的测定。若试样中待测目标元素超出标准曲线范围，需用硝酸溶液（6.3）稀释后重新测定。试样溶液基体复杂，多原子离子干扰严重时，可通过附录A.1所列的校正方程进行校正， 也可根据各仪器厂家推荐的条件， 通过碰撞/反应池模式技术进行校正。推荐使用和同时检测的同位素以及对应内标物见表4。 表4 待测元素推荐选择的的质量数和内标元素 元素名称 质量数 内标元素 铬(Cr) 52 45Sc/ /72Ge 镍(Ni) 60 72Ge/103Rh/115In 铜(Cu) 63，65 72Ge/103Rh/115In 锌(Zn) 66 72Ge/103Rh/115In 砷(As) 75 72Ge/103Rh/115In 镉(Cd) 114，111 103Rh/115In 铅(Pb) 208，206 185Re 9.4 空白试样测定 按照与试样相同的测定条件测定空白试样。 10 结果计算与表示 10.1 结果计算 DB63/T 18712020 6 牧草样品中元素（铬、镍、铜、锌、砷、镉和铅）含量 （mg/kg）按照公式（1）进行计算： 3010fmV . (1) 式中： 样品中待测元素的含量，mg/kg； 样品试液中元素的浓度，g/L； 0空白试液中元素的测定浓度，g/L； V微波消解后试样的定容体积，ml； m称取样品的重量，g； f试样稀释倍数； 10.2 结果表示 测定结果小数位数与方法检出限保持一致，最多保留三位有效数字。 11 精密度和准确度 11.1 精密度 六家实验室分别对不同浓度水平的实际牧草样品进行了测定， 各金属元素的实验室内相对标准偏差是0.1 %19.6 %，实验室间相对标准偏差是6.2 %16.8 %，重复性限范围为0.01 mg/kg6.28 mg/kg，再现性限范围为0.01 mg/kg11.29 mg/kg。精密度汇总数据见附录C中表C.1。 11.2 准确度 六家实验室分别对实际牧草样品进行了加标回收实验，准确度汇总数据见附录C中表C.2。 12 质量保证和质量控制 12.1 标准曲线: 每次分析样品均应绘制校准曲线。通常情况下，校准曲线的相关系数 r 0.999。 12.2 内标: 在每次分析中必须监测内标的强度， 试样中内标的响应值应介于校准曲线响应值的 70 % 130 %，否则说明仪器发生漂移或有干扰产生，应查找原因后重新分析。如果发现基体干扰，需要进行稀释后测定。如果发现样品中含有内标元素，需要更换内标或提高内标元素浓度。 12.3 每批样品应至少做两个试样空白。空白值应符合下列的情况之一才能被认为是可接受的： a) 空白值应低于方法检出限； b) 低于标准限值的 10 %； c) 低于每一批样品最低测定值的 10 %。 12.4 每批样品中测定 2%的加标回收样，加标回收率应在 70 %130 %之间。也可以使用有证标准样品代替加标，其测定值应在标准要求的范围内。 12.5 每批样品应至少测定 2%的平行双样，样品数量少于 50 时，应测定一个平行双样，做平行样时，两个平行样品测定结果的相对偏差应小于等于 20 %。 13 废物处理 实验中产生的废液应集中收集，委托有资质的单位进行处理。 DB63/T 18712020 7 14 注意事项 14.1 实验中用到的酸具有腐蚀性，样品消解过程应在通风橱内进行，实验人员应注意佩戴防护器具。 14.2 实验所用器皿，在使用前应用 20 %30 %硝酸溶液浸泡至少 12 h 后，用去离子水冲洗干净后方可使用。 14.3 使用微波消解样品时，注意消解罐使用的温度和压力限值，消解前后应检查消解罐密封性。检查方法为：当消解罐加入样品和消解液后，盖紧消解罐并称量（精确到 0.01 g），样品消解后待消解罐冷却至室温后，再次称量，记录每个消解罐的重量。如果消解后的重量比消解前的重量减少超过 10%，舍弃该样品，并查找原因。 14.4 在连续分析浓度差异较大的样品或标准品时， 样品中待测元素易沉积滞留在真空界面、 喷雾腔和雾化器上会导致记忆干扰，可通过延长样品间的洗涤时间来避免这类干扰的发生。 DB63/T 18712020 8 A A 附 录 A （规范性） 各元素方法检出限和测定下限 表A.1给出了方法检出限和测定下限。 表A.1 方法检出限和测定下限 元素 铬 镍 铜 锌 砷 镉 铅 检出限（mg/kg） 0.03 0.01 0.06 0.4 0.01 0.004 0.02 测定下限（mg/kg） 0.12 0.04 0.24 1.6 0.04 0.016 0.08 DB63/T 18712020 9 B B 附 录 B （资料性） 常见多原子离子干扰和干扰校正常用数学方程式 表B.1和表B.2分别为ICP-MS测定时常用的干扰校正方程和常见干扰测定的多原子离子。 表B.1 ICP-MS 测定时常用的干扰校正数学方程式 质量数 干扰校正方程 75As 75- 3.127(77-0.81582) 111Cd 111-1081.073-1060.712 114Cd 114-1180.027-1.63108 208Pb 208+206+207 表B.2 ICP-MS 测定时常见干扰测定的多原子离子 多原子离子 质量 干扰元素 多原子离子 质量 干扰元素 ArC+ 52 Cr SO2+，S2+ 64 Zn ZrO 106112 Cd PO2+ 63 Cu 35ClOH+ 52 Cr TiO 6266 Ni、Cu、Zn 35ClO+ 53 Cr MoO 108116 Cd Ar35Cl+ 75 As DB63/T 18712020 10 C C 附 录 C （资料性） 方法精密度和准确度 表C.1、C.2分别为本方法的精密度和准确度汇总表。 表C.1 方法精密度汇总表 元素 样品 平均值 (mg/kg) 实验室内 相对标准偏差(%)实验室间 相对标准偏差(%)重复性限 (mg/kg) 再现性限 (mg/kg) 铬（53Cr） 样品 1 0.3312 3.88.7 6.2 0.07 0.09 样品 2 0.5555 3.04.4 6.6 0.07 0.12 样品 3 1.298 1.14.2 10.2 0.13 0.39 镍（60Ni） 样品 1 0.4959 3.614.3 13.2 0.12 0.21 样品 2 0.6619 2.46.8 14.9 0.08 0.29 样品 3 1.369 0.95.4 16.0 0.12 0.62 铜（63Cu） 样品 1 5.014 0.95.8 10.2 0.51 1.51 样品 2 5.620 0.74.8 11.3 0.37 1.82 样品 3 7.070 1.18.5 14.0 0.68 2.83 铜（65Cu） 样品 1 4.997 0.97.0 12.0 0.54 1.75 样品 2 5.570 1.35.7 12.9 0.43 2.05 样品 3 7.119 1.14.1 14.3 0.46 2.88 锌（66Zn） 样品 1 21.32 3.87.3 15.5 3.21 9.70 样品 2 29.98 1.48.3 12.5 4.60 11.29 样品 3 30.38 2.612.8 9.7 6.28 10.02 砷（75As） 样品 1 0.0896 1.418.2 16.4 0.03 0.05 样品 2 0.1444 1.517.5 13.5 0.04 0.07 样品 3 0.4145 0.18.4 16.8 0.06 0.20 镉（111Cd） 样品 1 0.0363 3.510.1 16.2 0.01 0.02 样品 2 0.0531 2.611.6 9.6 0.01 0.02 样品 3 0.0590 2.110.5 12.8 0.01 0.02 DB63/T 18712020 11 表 C.1 方法精密度汇总表（续） 元素 样品 平均值 (mg/kg) 实验室内 相对标准偏差(%)实验室间 相对标准偏差(%)重复性限 (mg/kg) 再现性限 (mg/kg) 镉（114Cd） 样品 1 0.0330 4.28.9 13.1 0.01 0.01 样品 2 0.0533 2.65.1 10.4 0.01 0.02 样品 3 0.0604 2.315.9 11.9 0.01 0.02 铅（206Pb） 样品 1 0.2766 4.516.8 8.1 0.09 0.10 样品 2 0.4201 1.119.4 13.2 0.12 0.19 样品 3 0.8529 2.813.5 10.3 0.23 0.32 铅（208Pb） 样品 1 0.2759 4.318.8 11.3 0.10 0.13 样品 2 0.4185 1.119.6 15.0 0.12 0.21 样品 3 0.8405 2.913.4 10.9 0.23 0.33 表C.2 方法准确度汇总表 元素 样品 加标回收率均值P(%) 加标回收率标准偏差 SP (%) 加标回收率终值 （P 2 SP）(%) 铬（53Cr） 样品 1 105.0 12.6 105.025.2 样品 2 96.4 11.6 96.523.2 样品 3 98.2 10.8 98.221.6 镍（60Ni） 样品 1 100.6 7.0 100.614.0 样品 2 97.6 13.5 97.627.0 样品 3 106.8 13.3 106.826.6 铜（63Cu） 样品 1 94.2 4.4 94.28.8 样品 2 94.3 7.0 94.314.0 样品 3 99.9 13.6 99.927.2 铜（65Cu） 样品 1 90.7 6.3 90.712.6 样品 2 96.2 4.4 96.28.8 样品 3 100.2 12.0 100.224.0 锌（66Zn） 样品 1 99.3 11.3 99.322.6 样品 2 95.6 10.4 95.620.8 样品 3 103.6 8.6 103.617.2 DB63/T 18712020 12 表 C.2 方法准确度汇总表（续） 元素 样品 加标回收率均值P(%) 加标回收率标准偏差 SP (%) 加标回收率终值 （P 2 SP）(%) 砷（75As） 样品 1 89.5 9.2 89.518.4 样品 2 98.7 11.2 98.722.4 样品 3 93.1 10.5 93.121.0 镉（111Cd） 样品 1 90.2 2.9 90.25.8 样品 2 91.6 9.0 91.618.0 样品 3 98.3 7.8 98.315.6 镉（114Cd） 样品 1 93.8 6.5 93.813.0 样品 2 94.2 12.1 94.224.2 样品 3 98.8 6.5 98.813.0 铅（206Pb） 样品 1 94.9 9.6 94.919.2 样品 2 96.4 4.3 96.48.6 样品 3 94.7 11.9 94.723.8 铅（208Pb） 样品 1 93.1 9.8 93.119.6 样品 2 96.1 4.6 96.19.2 样品 3 98.4 6.7 98.413.4 DB63/T 18712020 13 参考文献 1 中国草地类型分类的划分标准和中国草地类型分类系统（农牧业部办公室，1988年第104号） _