一种同时测定畜禽粪便中19种元素含量的方法技术

本发明专利技术涉及一种同时测定畜禽粪便中19种元素的方法，主要包括以下步骤：⑴样品前处理；⑵优化电感耦合等离子体质谱仪工作参数；⑶建立动态反应池分析条件；⑷用动态反应池‑电感耦合等离子体质谱仪测定样品溶液中19种元素的含量；⑸结果分析。本发明专利技术样品采用硝酸‑氢氟酸‑过氧化氢消解体系，通过预消解‑微波消解‑赶酸来消解样品，通过选取合适的同位素、校正方程和DRC技术等以降低质谱干扰，在线加入钪和铑内标溶液以减少样品基体干扰，该方法快速简便，线性范围宽，检出限低，准确性好和精密度高。

A Simultaneous Method for the Determination of 19 Elements in Livestock and Poultry Feces

The invention relates to a method for simultaneous determination of 19 elements in livestock and poultry manure, which mainly includes the following steps: (1) sample pretreatment; (2) optimization of working parameters of inductively coupled plasma mass spectrometer; (3) establishment of dynamic reaction cell analysis conditions; (4) determination of 19 elements in sample solution by dynamic reaction cell inductively coupled plasma mass spectrometer Element content; _Result analysis. The sample is digested by nitric acid, hydrofluoric acid and hydrogen peroxide digestion system. The sample is digested by pre-digestion, microwave digestion and acid driving. The mass spectrometry interference is reduced by selecting appropriate isotopes, correction equation and DRC technology. Scandium and rhodium internal standard solutions are added online to reduce matrix interference. The method is fast and simple. Wide linear range, low detection limit, good accuracy and high precision.

【技术实现步骤摘要】
一种同时测定畜禽粪便中19种元素含量的方法
本专利技术属于环境分析
，涉及一种同时测定畜禽粪便中19种元素含量的方法，更具体地，涉及一种利用动态反应池-电感耦合等离子体质谱仪同时测定畜禽粪便中Na、Mg、P、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Cd、Ba、Pb和Hg元素含量的方法。样品适用范围：畜禽粪便以及用畜禽粪便为原料制成的有机肥。
技术介绍
畜禽粪便是一种很好的有机肥原料，富含有机质、作物生长必需的养分(N、P、K)、矿质元素、有机酸及糖类等物质，但亦含有一些有害物质，如有毒有害重金属元素。90年代以来，为了增强畜禽的抗病能力，促进其快速生长，并且追求经济利益最大化，饲料中普遍加入大量的铜、锌、砷等微量元素。而畜禽对微量元素利用率低下，一般为10％-20％，绝大部分微量元素随粪便排出体外，导致粪便中重金属元素含量较高，如铜、锌含量可高达到几百至几千mg/kg。畜禽粪便中大量的有害重金属不仅对土壤环境和作物生长构成威胁，还可以在作物中富集，最终通过食物链危害人体健康。环境样品中元素测定常见方法有：紫外分光光度法(UV)、原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体法(ICP)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。UV和AAS每次只能测定一种元素，操作繁琐、费时，效率低下；ICP虽然能同时测定多种元素，但检出限较高，不适用低痕量元素含量的测定。虽然ICP-MS具有灵敏度高、分析速度快、线性范围宽，适用于多种元素的检测的优点，但有些元素，尤其是低质量数元素在ICP-MS分析测试过程中易受到较为严重的质谱(如多原子分子离子、同质异位素等)，进而影响测定结果的准确性。如ArC、HClO等对52Cr、53Cr有较大的干扰；Kr、ArAr、Ar2H、ArCl、BrH、ArCa、CCl2等对77Se、78Se、80Se、82Se亦有严重的质谱干扰，同时由于Se具有较高的电离能(9.75eV)，在氩气等离子体中电离程度较低，故其灵敏度较差，这些使得环境样品中Cr和Se的准确测定通常成为难题。综上所述，建立一种速简便、准确灵敏的能同时测定畜禽粪便多种元素的分析方法，是非常有必要和有意义的。目前，尚缺乏一种能同时测定畜禽粪便中有益元素(如P、K、Se等)和有毒有害元素(如Cr、As、Cd、Hg、Pb)的检测方法。据我们所知，一种用DRC-ICP-MS同时测定畜禽粪便中19种元素含量的方法尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中不能同时测定畜禽粪便中有益矿质元素(P、K、Mg、Ca、Mn、Fe、Cu、Zn、Se)和有害重金属元素(Cr、As、Cd、Hg、Pb)，从而提供一种准确性好、灵敏度高且能同时测定畜禽粪便中19种元素含量的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种同时测定畜禽粪便中19种元素含量的方法，包括以下步骤：⑴样品制备：取适量的畜禽粪便样品置于冷冻干燥机中冷冻干燥，将冻干后的样品置于粉碎机中粉碎，过尼龙筛，最后将样品装入聚四氟乙烯自封袋中，备用；⑵样品前处理：称取步骤⑴制得的样品于微波消解罐中，加入硝酸、氢氟酸和金元素标准溶液，置于石墨消解仪中预消解，预消解完毕冷却后，加入过氧化氢，盖上微波消解罐盖子并拧紧，静置30min后放入微波消解仪中进行微波消解，微波消解完毕冷却后打开盖子，将微波消解罐再放回至石墨消解仪中进行赶酸，赶酸完毕后用超纯水将样品消解液洗至塑料容量瓶中，待测；⑶用动态反应池-电感耦合等离子体质谱法测定消解液中19种待测元素含量。而且，所述预消解具体为：称取为0.1-0.3g所述制备好的样品于微波消解罐中，加入5.0mL质量分数65％的硝酸(HNO3)、0.5mL质量分数40％的氢氟酸(HF)和100μL1000mg/L金(Au)溶液；石墨消解仪预消解具体为：升温至95℃，保持30min；预消解完毕，样品溶液冷却后加入1.0mL质量分数30％的过氧化氢。而且，所述预消解具体为：步骤⑵中样品预消解程序为：45min从室温升至100℃，保持45min，较慢的升温程序目的在于防止样品加热时反应过于剧烈而溢出；或步骤⑵中，微波消解程序为：6min从室温升至120℃，保持3min；4min从120℃升至160℃，保持4min；4min从160℃升至195℃，保持30min；或步骤⑵中，赶酸程序为：10min从室温升至100℃，100℃保持50min。而且，所述赶酸具体为：石墨消解器升温至95℃，保持30min。而且，步骤(3)在检测消解液前还包括检测标准空白溶液及至少5种不同浓度梯度的19种元素标准工作溶液，并根据检测结果绘制标准曲线图；标准空白溶液为体积分数5％的硝酸溶液。而且，所述19种元素标准工作溶液浓度：Cr、Co、Ni、As、Se、Sr、Cd、Ba和Pb为0.5-50μg/L，Hg为0.1-10μg/L，Mn、Fe、Cu和Zn为50-1000μg/L，Na、Mg、P、K和Ca为0.2-10mg/L，同时加入100μL1000mg/LAu溶液。而且，步骤(3)中采用内标对仪器测定过程进行校正，所述内标为1mg/L的钪(Sc)和50μg/L的铑(Rh)溶液；而且，步骤(3)中待测元素分析条件：在氩气(Ar)标准模式下，Na、Mg、P、K、Ca、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Ba、Pb和Hg选取的质量数分别为21、24、31、39、44、55、57、59、60、63、66、75、88、114、137、202和208，其中As、Cd和Ba采用校正方程测定；Cr和Se在动态反应池DRC模式下测定。而且，所述步骤(3)As、Cd和Ba的校正方程为分别为I(75As)＝I(m/z75)-3.127×I(77ArCl-(0.873×82Se))、I(114Cd)＝I(m/z114)-0.026826×I(118Sn)和I(138Ba)＝I(m/z138)-0.000901×139La-0.002838×140Ce。而且，所述步骤(3)Cr和Se的动态反应池(DRC)分析条件的建立，主要是通过优化DRC工作参数，以及CH4反应气流速和四极杆低质量截取电压(RPq)值来实现。CH4，纯度大于99.999％，流速优化范围为0.1-1.0mL/min，变幅0.1mL/min；RPq值优化范围为0.45-0.80，变幅0.05，最终根据最佳信噪比(S/M)，选取对应的CH4流速和RPq值。本专利技术的技术方案，具有如下优点：(1)样品经冷冻干燥后粉碎、过筛，有效的保证了样品的均匀性；(2)样品采用HNO3-HF-H2O2消解体系消解，该体系能使畜禽粪便样品得到充分的消解，同时引入较少的试剂干扰，且用量少，加Au溶液可较好防止样品中Hg在预消解和赶酸时的损失，并减轻其在ICP-MS分析测试过程中的记忆效应；(3)预消解可避免样品在微波消解时反应过于剧烈，提高了微波消解时的安全性，并延长了微波消解罐的使用寿命；赶酸有利于减轻酸度对ICP-MS进样系统(如进样锥)的腐蚀；(4)通过选取合适的同位素、校正方程和DRC技术等综合措施有效的抑制了质谱干扰，尤其是DRC分析条件是根据实际样品溶液及其添加一定含量的待测元素(Cr和Se本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时测定畜禽粪便中19种元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：⑴样品制备：取适量的畜禽粪便样品置于冷冻干燥机中冷冻干燥，将冻干后的样品置于粉碎机中粉碎，过尼龙筛，最后将样品装入聚四氟乙烯自封袋中，备用；⑵样品前处理：称取步骤⑴制得的样品于微波消解罐中，加入硝酸、氢氟酸和金元素标准溶液，置于石墨消解仪中预消解，预消解完毕冷却后，加入过氧化氢，盖上微波消解罐盖子并拧紧，静置30min后放入微波消解仪中进行微波消解，微波消解完毕冷却后打开盖子，将微波消解罐再放回至石墨消解仪中进行赶酸，赶酸完毕后用超纯水将样品消解液洗至塑料容量瓶中，待测；⑶用动态反应池‑电感耦合等离子体质谱法测定消解液中19种待测元素含量。

【技术特征摘要】
1.一种同时测定畜禽粪便中19种元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：⑴样品制备：取适量的畜禽粪便样品置于冷冻干燥机中冷冻干燥，将冻干后的样品置于粉碎机中粉碎，过尼龙筛，最后将样品装入聚四氟乙烯自封袋中，备用；⑵样品前处理：称取步骤⑴制得的样品于微波消解罐中，加入硝酸、氢氟酸和金元素标准溶液，置于石墨消解仪中预消解，预消解完毕冷却后，加入过氧化氢，盖上微波消解罐盖子并拧紧，静置30min后放入微波消解仪中进行微波消解，微波消解完毕冷却后打开盖子，将微波消解罐再放回至石墨消解仪中进行赶酸，赶酸完毕后用超纯水将样品消解液洗至塑料容量瓶中，待测；⑶用动态反应池-电感耦合等离子体质谱法测定消解液中19种待测元素含量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预消解具体为：称取为0.1-0.3g所述制备好的样品于微波消解罐中，加入5.0mL质量分数65％的硝酸(HNO3)、0.5mL质量分数40％的氢氟酸(HF)和100μL1000mg/L金(Au)溶液；石墨消解仪预消解具体为：升温至95℃，保持30min；预消解完毕，样品溶液冷却后加入1.0mL质量分数30％的过氧化氢。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预消解具体为：步骤⑵中样品预消解程序为：45min从室温升至100℃，保持45min，较慢的升温程序目的在于防止样品加热时反应过于剧烈而溢出；或步骤⑵中，微波消解程序为：6min从室温升至120℃，保持3min；4min从120℃升至160℃，保持4min；4min从160℃升至195℃，保持30min；或步骤⑵中，赶酸程序为：10min从室温升至100℃，100℃保持50min。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述赶酸具体为：石墨消解器升温至95℃，保持30min。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)在检测消解液前还包括检测标准空白溶液及至少5种不同浓度梯度的19种元素标准工作溶液，并根据检测结果绘制标准曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏益华，张金艳，邱素艳，涂田华，陈庆隆，戴廷灿，张大文，
申请(专利权)人：江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所，
类型：发明
国别省市：江西,36