中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

矿区污染场地土壤重金属元素分析标准样品的研制

田衎, 杨珺, 孙自杰, 周裕敏, 邢书才, 封跃鹏. 矿区污染场地土壤重金属元素分析标准样品的研制[J]. 岩矿测试, 2017, 36(1): 82-88. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.012
引用本文: 田衎, 杨珺, 孙自杰, 周裕敏, 邢书才, 封跃鹏. 矿区污染场地土壤重金属元素分析标准样品的研制[J]. 岩矿测试, 2017, 36(1): 82-88. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.012
Kan TIAN, Jun YANG, Zi-jie SUN, Yu-min ZHOU, Shu-cai XING, Yue-peng FENG. Preparation of Soil Certified Reference Materials for Heavy Metals in Contaminated Sites[J]. Rock and Mineral Analysis, 2017, 36(1): 82-88. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.012
Citation: Kan TIAN, Jun YANG, Zi-jie SUN, Yu-min ZHOU, Shu-cai XING, Yue-peng FENG. Preparation of Soil Certified Reference Materials for Heavy Metals in Contaminated Sites[J]. Rock and Mineral Analysis, 2017, 36(1): 82-88. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.012

矿区污染场地土壤重金属元素分析标准样品的研制

  • 基金项目:
    国家环境标准制修订项目(2012-60)
详细信息
    作者简介: 田衎, 博士, 主要从事国家环境标准样品研制工作。E-mail:kantian2006@126.com
  • 中图分类号: S151.93;O614

Preparation of Soil Certified Reference Materials for Heavy Metals in Contaminated Sites

  • 我国工矿开采区及周边地区已出现土壤重污染区和高风险区,这些区域是土壤环境监测的重要区域,但在实际环境监测中缺乏基体和污染特征相一致的污染场地土壤重金属元素分析标准样品。本文针对土壤重污染区和高风险区污染特征及实际环境监测需求,采集我国南方红壤区采矿企业周边的典型农田土壤,按照GB/T 15000导则和相关标准研制了污染场地土壤重金属元素分析标准样品。采集的土壤样品经低温烘干、研磨、筛分、混匀和辐照灭菌等加工处理,分层随机抽取20瓶子样进行均匀性研究,结果表明由均匀性引起的相对不确定度在0.27%~2.1%之间,样品均匀性良好,最小取样量为0.20 g。稳定性研究采用X射线荧光光谱法,数据评价采用趋势分析法,室温避光保存条件下,在12个月稳定性跟踪考察期间样品未观察到不稳定变化趋势,由稳定性性引起的相对不确定度在0.06%~2.1%之间。经13家有资质的实验室选用两种以上不同原理的高准确度方法对标准样品中21种元素(Ag、Al、As、Ba、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Se、Ti、Tl、V、Zn)联合定值,不确定度由定值不确定度(uchar)、瓶间均匀性不确定度(ubb)和长期稳定性不确定度(ults)合成,除Se外,其余元素的相对扩展不确定度均小于7%。该标准样品被批准为国家实物标准样品(GSB 07-3272-2015),可用于分析方法验证或南方红壤区采矿及洗选企业周边土壤样品中重金属监测的质量控制。
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  • 表 1  土壤样品的前处理和分析方法

    Table 1.  Pretreatment and analysis methods of the soil sample

    元素 前处理方法 分析方法
    Ba,Cd,Co,Mn,Mo,Pb,
    Sb,Ti,Tl,V,Zn
    盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸 ICP-MS
    Ni 盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸 GFAAS
    As,Hg 王水水浴 AFS
    Fe 盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸 FAAS
    Se 硝酸-高氯酸 AFS
    Cu,Al 直接压片 XRF
    注:ICP-MS—电感耦合等离子体质谱法;GFAAS—石墨炉原子吸收光谱法;AFS—原子荧光光谱法;FAAS—火焰原子吸收光谱法;XRF—X射线荧光光谱法。
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    表 2  均匀性检验结果

    Table 2.  Homogeneity tests of the reference materials

    元素 总均值 最小值 最大值 RSD
    (%)
    ubb
    (mg/kg)
    相对ubb
    (%)
    Al 7.45 7.36 7.57 0.90 0.063 0.85
    As 290 286 295 0.99 1.5 0.50
    Ba 310 299 320 1.6 3.3 1.1
    Cd 3.20 3.11 3.25 1.3 0.029 0.90
    Co 11.3 11.1 11.6 1.4 0.08 0.67
    Cu 72.5 71.9 74.2 0.77 0.20 0.27
    Fe 4.59 4.51 4.68 0.79 0.021 0.46
    Hg 0.238 0.227 0.247 2.2 0.0032 1.4
    Mn 2320 2230 2400 1.9 24 1.1
    Mo 2.87 2.72 3.01 2.7 0.059 2.1
    Ni 30.7 29.7 32 2.5 0.42 1.4
    Pb 964 930 990 1.5 9.2 0.96
    Sb 18.4 18.1 18.9 1.2 0.13 0.70
    Se 0.887 0.858 0.909 1.6 0.0084 0.95
    Ti 3780 3610 3920 1.8 42 1.2
    Tl 2.11 2.06 2.15 1.1 0.014 0.66
    V 86.8 81.4 90.4 2.4 1.20 1.3
    Zn 511 494 539 1.9 6.4 1.3
    注:Al和Fe的计量单位为%,其余元素的计量单位为mg/kg。
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    表 3  标准样品稳定性检验结果

    Table 3.  Stability tests of the reference materials

    元素 总均值 RSD
    (%)
    b0 b1 s(b1) t1-α, n-2
    ×s(b1)
    ults
    (mg/kg)
    相对ubb
    (%)
    Al 7.42 0.40 7.42 0.0007 0.00349 0.0111 0.042 0.58
    As 317 0.52 318 -0.212 0.149 0.474 1.8 0.61
    Ba 353 0.42 353 0.035 0.173 0.550 2.1 0.64
    Co 16 0.99 16 0.0021 0.0185 0.0588 0.23 2.1
    Cu 72.6 0.55 72.8 -0.028 0.044 0.139 0.53 0.74
    Fe 4.88 0.22 4.89 -0.0014 0.00101 0.0032 0.012 0.25
    Mn 2610 0.18 2613 -0.800 0.283 0.900 4 0.16
    Ni 28.7 0.57 28.8 -0.0290 0.0093 0.0294 0.11 0.37
    Pb 985 0.25 988 -0.470 0.108 0.497 1.3 0.13
    Ti 4330 0.21 4331 0.16 1.06 3.37 13 0.33
    V 103 0.53 103 -0.029 0.062 0.197 0.75 0.84
    Zn 530 0.25 531 -0.260 0.024 0.075 0.3 0.06
    注:Al和Fe的计量单位为%,其余元素的计量单位为mg/kg。
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    表 4  数据组数及前处理和分析方法

    Table 4.  The number of data sets, pretreatment and analysis methods

    元素 数据
    总组数
    数据
    有效组数
    样品前
    处理方法
    分析方法
    Ag 11 8 a,b,c ICP-MS,ICP-OES,ES,GFAAS
    Al 13 10 b,d,e ICP-MS,ICP-OES,ES,GFAAS,XRF,VOL
    As 15 15 b,c AFS,ICP-MS,ICP-OES,GFAAS,XRF
    Ba 14 13 a,b ICP-MS,ICP-OES,XRF
    Be 13 13 a,b,e ICP-MS,ICP-OES
    Cd 13 13 a,b,e ICP-MS,ICP-OES,GAAS
    Co 13 13 a,b,e ICP-MS,ICP-OES
    Cr 13 12 a,b,e ICP-MS,ICP-OES,FAAS
    Cu 14 14 a,b,e ICP-MS,ICP-OES,XRF
    Fe 14 11 b,d,e ICP-MS,ICP-OES,XRF,VOL,FAAS
    Hg 14 12 c,f AFS,CV-AAS
    Mn 13 13 a,b,e ICP-MS,ICP-OES
    Mo 13 13 a,b,e ICP-MS,ICP-OES
    Ni 14 14 a,b,e ICP-MS,ICP-OES,XRF
    Pb 14 12 a,b,e ICP-MS,ICP-OES,XRF,FAAS
    Sb 15 14 a,b,c ICP-MS,ICP-OES,XRF,AFS,
    Se 12 9 b,c,e,g ICP-MS,AFS
    Ti 14 14 a,b,d,e ICP-MS,ICP-OES,XRF,COL
    Tl 12 12 a,b,e ICP-MS,ICP-OES
    V 13 13 a,b,e ICP-MS,ICP-OES
    Zn 14 13 a,b,e ICP-MS,ICP-OES
    注:a—盐酸+硝酸+氢氟酸;b—盐酸+硝酸+氢氟酸+高氯酸;c—王水;d—熔融;e—硝酸+氢氟酸+高氯酸;f—直接进样;g—硝酸+高氯酸。ICP-MS—电感耦合等离子体质谱法;ICP-OES—电感耦合等离子体发射光谱法;XRF—X射线荧光光谱法;FAAS—火焰原子吸收光谱法;GFAAS—石墨炉原子吸收光谱吸收;CV-AAS—冷原子吸收光谱法;AFS—原子荧光光谱法;VOL—容量法;COL—分光比色法;ES—电弧原子发射光谱法。
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    表 5  标准样品的标准值及不确定度

    Table 5.  Certified values and uncertainties for soil reference materials

    元素 标准值 不确定度
    (k=2)
    Ag 2.69 0.19
    Al1 7.22 0.18
    As 297 11
    Ba 326 11
    Be 14.5 1.0
    Cd 3.09 0.19
    Co 11.2 0.7
    Cr 63.6 4.1
    Cu 71.8 1.5
    Fe1 4.73 0.07
    Hg 0.191 0.013
    Mn 2460 70
    Mo 3.24 0.21
    Ni 29.7 1.3
    Pb 971 34
    Sb 18.1 1.1
    Se 1.09 0.18
    Ti 3970 130
    Tl 2.05 0.13
    V 89.3 3.3
    Zn 523 16
    注:Al和Fe的计量单位为%,其余元素的计量单位为mg/kg。
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收稿日期:  2016-02-24
修回日期:  2016-09-29
录用日期:  2016-12-28

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