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安捷倫 5110 ICP-OES 測(cè)定 DTPA 提取土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素
閱讀：1800 發(fā)布時(shí)間：2021-12-23前言 土壤的元素含量會(huì)影響植物發(fā)育、農(nóng)作物產(chǎn)量以及植物農(nóng)產(chǎn)品的安全。因此，通 常需要對(duì)土壤中的微量營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行檢測(cè)以評(píng)價(jià)土壤肥力，同時(shí)對(duì)重金屬進(jìn)行分 析以鑒定任何潛在毒性問題。 根據(jù)土壤中目標(biāo)元素的不同，采用不同的提取方法和分析技術(shù)。通常使用含有二yi烯三胺五乙酸 (DTPA) 等螯合劑的土壤提取溶液對(duì)微量營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行提取通常用電感耦合等離子體發(fā)射光譜 (ICP-OES) 對(duì)這些提取溶 液進(jìn)行分析，因?yàn)檫@種技術(shù)具有較低的分析成本和土壤試驗(yàn) 所需的寬濃度范圍，使其適用于高通量農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室。 垂直觀測(cè) (RV) ICP-OES 儀器通常用于分析農(nóng)業(yè)樣品，因?yàn)?垂直炬管具有較高穩(wěn)定性。然而，由此帶來的較低靈敏度 會(huì)導(dǎo)致較高的檢測(cè)限。相比之下，Agilent 5110 同步垂直 雙向觀測(cè) (SVDV) ICP-OES 采用水平觀測(cè)的垂直等離子體。 該系統(tǒng)非常適合分析土壤等復(fù)雜的農(nóng)業(yè)樣品，因?yàn)?SVDV ICP-OES 的檢測(cè)限比 RV ICP-OES 低得多。
• 穩(wěn)定性：5110 的固態(tài)射頻 (SSRF) 系統(tǒng)在 27 MHz 下 運(yùn)行，耐用而穩(wěn)定的等離子體能夠處理各種樣品，包括 DTPA 等復(fù)雜基質(zhì)。SSRF 可針對(duì)等離子體中的快速變化 進(jìn)行調(diào)節(jié)，即使在樣品提升速度通過快速泵送提高至 80 rpm 的情形下也是如此。這使得各種樣品類型均可使用 相同的等離子體氣體流速，從而通過簡(jiǎn)化分析參數(shù)設(shè)置加 快了方法開發(fā)
• 簡(jiǎn)便易用性：直觀的 Agilent ICP Expert 軟件采用熟悉的 工作表界面，可輕松實(shí)現(xiàn)方法開發(fā)
• 速度和性能：SVDV 與智能光譜組合 (DSC) 技術(shù)能夠在 一次讀數(shù)中采集等離子體的水平和垂直觀測(cè)結(jié)果。Vista Chip II CCD 檢測(cè)器能夠在單次讀數(shù)中測(cè)量所有波長(zhǎng)，從 而提供更高的精密度、縮短分析時(shí)間，并減少每個(gè)樣品的 氬氣消耗量?？傊?，5110 ICP-OES 可提供快速預(yù)熱、高 通量、高靈敏度和極寬的動(dòng)態(tài)范圍
• 可靠性：5110 ICP-OES 采用垂直的即插即用式炬管，能 夠測(cè)量具有挑戰(zhàn)性的基質(zhì)?？焖俸?jiǎn)單的炬管載架設(shè)計(jì)可 自動(dòng)完成炬管定位并連接氣體，任何操作者均可實(shí)現(xiàn)快速 啟動(dòng)并獲得可重現(xiàn)的一致性能
• 靈活性：對(duì)于高通量應(yīng)用，*集成的高級(jí)閥系統(tǒng) (AVS 6/7) 六通或七通切換閥可輕松添加至 5110 ICP-OES 中 [1] 本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)介紹了使用 Agilent 5110 ICP-OES 測(cè)定 DTPA 提取土壤樣品中的微量營(yíng)養(yǎng)元素 Cu、Fe、Mn、Zn、Co、 Ni 及重金屬 Cd 和 Pb。為比較樣品分析時(shí)間和氬氣消耗量， 還使用配備集成式高級(jí)閥系統(tǒng) (AVS 6) 六通切換閥的 5110 ICP-OES 生成結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)部分 儀器 采用配備 SPS 4 自動(dòng)進(jìn)樣器的 Agilent 5110 SVDV ICPOES 進(jìn)行所有測(cè)量。樣品引入系統(tǒng)由 SeaSpray 霧化器、 雙通道旋流霧化室和 1.8 mm 內(nèi)徑的中心管炬管組成。儀 器方法參數(shù)和分析物設(shè)置列于表 1 中。
樣品 提供干燥并磨碎的土壤樣品。 樣品前處理和校準(zhǔn) DTPA 提取溶液：提取溶液中含有 0.005 M 二乙烯san胺五 乙酸 (DTPA)、0.01 M 二水合氯化鈣 (CaCl2•2H2O) 和 0.1 M 三乙醇胺 (TEA)。將 1.97 g DTPA、1.47 g CaCl2•2H2O 和 14.92 g TEA 分別溶解于去離子水中，然后混合。使用濃鹽 酸將 pH 調(diào)節(jié)至 7.3，并加入蒸餾水使體積達(dá)到 1 L。 樣品提?。悍Q取 10 g 土壤，并加入 20 mL DTPA 提取溶液。 振搖 120 分鐘后，用直徑 110 mm 的濾紙對(duì)樣品進(jìn)行過濾。多元素校準(zhǔn)標(biāo)樣：0.01、0.05、0.1、0.5 和 1.0 µg/mL 的 Cd；0.05、0.25、0.5、2.5 和 5 µg/mL 的 Co 和 Ni；0.1、 0.5、1.0、5.0 和 10.0 µg/mL 的 Cu、Zn 和 Pb；0.5、2.5、 5.0、25.0 和 50.0 µg/mL 的 Mn；1.0、5.0、10.0、50.0 和 100.0 µg/mL 的 Fe。所有校準(zhǔn)空白和標(biāo)樣均用 DTPA 提取 溶液制備。 加標(biāo)樣品：將 25 mL 最高濃度的多元素校準(zhǔn)標(biāo)樣加入 25 mL 的提取土壤樣品中。
工作濃度范圍 所有元素均獲得了線性校準(zhǔn)結(jié)果。校準(zhǔn)系數(shù)大于 0.999 （表 2），各個(gè)點(diǎn)的校準(zhǔn)誤差均小于 10%。圖 1 顯示了濃度 高達(dá) 50 mg/kg 的 Mn 293.305 nm 的校準(zhǔn)曲線，其相關(guān)系 數(shù)大于 0.999，且各個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的校準(zhǔn)誤差小于 3%（表 3）。
結(jié)果與討論 方法檢測(cè)限 表 4 所示的方法檢測(cè)限 (MDL) 是基于空白 DTPA 提取溶液 10 次重復(fù)測(cè)定的 3 倍標(biāo)準(zhǔn)差，分析運(yùn)行過程中的樣品量為 10 g。結(jié)果為兩臺(tái)不同儀器上 6 次測(cè)定的平均值。各種元 素的 MDL 均小于 0.025 mg/kg。
高級(jí)閥系統(tǒng)：結(jié)果比較 安捷倫高級(jí)閥系統(tǒng) (AVS 6) 是*集成的切換閥系統(tǒng)，專為 Agilent 5110 ICP-OES 設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、更快速、更 經(jīng)濟(jì)有效的樣品分析 [1, 2]。為對(duì)上述各項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試，使 用配有 AVS 6（6 通閥）的 5110 重復(fù)進(jìn)行加標(biāo)回收率測(cè)試。 使用 ICP Expert 軟件中的 AVS 參數(shù)計(jì)算器對(duì)表 6 所示的閥 設(shè)置進(jìn)行選擇。
使用配有 AVS 6 的 5110 獲得的 DTPA 提取土壤樣品中所 有元素的加標(biāo)回收率列于表 7 中。結(jié)果為單次分析運(yùn)行中 3 次加標(biāo)重復(fù)測(cè)定的平均值。所有結(jié)果處于預(yù)期值的 ±10% 以內(nèi)，與不帶閥系統(tǒng)的系統(tǒng)所采集的結(jié)果性能不相上下。 AVS 6 使樣品分析時(shí)間縮短了近 50%（表 8），且不影響方 法的準(zhǔn)確度。這樣大大提高了樣品通量和分析效率，同時(shí) 減少了氬氣消耗量。
結(jié)論 配有垂直炬管和 27MHz SSRF 系統(tǒng)的 Agilent 5110 SVDV ICP-OES 具備了分析 DTPA 提取土壤樣品中營(yíng)養(yǎng)元素和重 金屬所需的穩(wěn)定性能。 5110 ICP-OES 將垂直等離子體的穩(wěn)定性與水平觀測(cè)等離子 體的靈敏度優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，在較寬的濃度范圍內(nèi)獲得了良好的 線性，并獲得了優(yōu)異的方法檢測(cè)限。該方法通過驗(yàn)證后獲 得的加標(biāo)回收率處于目標(biāo)值的 ±10% 以內(nèi)，證明了所開發(fā) 方法的準(zhǔn)確度。 在配有 Agilent AVS 6 切換閥系統(tǒng)的 5110 ICP-OES 上運(yùn)行 相同的方法能夠大大縮短樣品分析時(shí)間并使氬氣消耗量減少 近 50%。