微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定土壤中12种金属元素的含量

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2026-0075

中国农学通报 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (18): 95-99.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2026-0075

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微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定土壤中12种金属元素的含量

王芸¹^,²(), 贾亮亮³(), 曹月明¹^,², 于聪灵¹^,², 田江涛¹^,²

¹ 河北省地质实验测试中心，河北保定 071052
² 河北省矿产资源与生态环境监测重点实验室，河北保定 071052
³ 河北省水文工程地质勘查院，石家庄 050021

收稿日期:2026-01-23 修回日期:2026-06-18 出版日期:2026-09-25 发布日期:2026-09-24
通讯作者:
贾亮亮，男，1983年出生，河北廊坊人，正高级工程师，研究生，主要从事水质与土壤分析研究。通信地址：050021 河北省水文工程地质勘查院，Tel：0311-86321898，E-mail：491507678@qq.com。
作者简介:
王芸，女，1982年出生，河北石家庄人，高级工程师，本科，主要从事土壤与岩石矿物分析研究。通信地址：071052 河北省地质实验测试中心，Tel：0312-3388032，E-mail：antyy00@126.com。
基金资助:
保定市科技计划项目“污泥尾矿等多元固废协同制备士壤改性材料研究”(2541ZF121)

Simultaneous Determination of 12 Metal Elements in Soil by Microwave Digestion-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

WANG Yun¹^,²(), JIA Liangliang³(), CAO Yueming¹^,², YU Congling¹^,², TIAN Jiangtao¹^,²

¹ Hebei Research Center for Geoanalysis, Baoding, Hebei 071052
² Hebei Key Laboratory of Mineral Resources and Ecological Environment Monitoring, Baoding, Hebei 071052
³ Hebei Province Institute of Hydrology and Engineering Geological Prospecting, Shijiazhuang 050021

Received:2026-01-23 Revised:2026-06-18 Published:2026-09-25 Online:2026-09-24

摘要/Abstract

摘要：

通过测定土壤中金属元素（如铅、镉等重金属）的含量，可以评估对农作物的潜在影响，为环境质量评估、区域规划及政策制定提供数据支撑。本研究基于HNO₃-HCl-HF三元酸体系的微波消解技术，结合电感耦合等离子体质谱法，建立了一种高效、准确的土壤金属元素同步测定方法。该方法对仪器参数和消解条件进行了优化，实现了对土壤中铜、锌、镉、铅、铬等12种金属元素的精准定量。结果表明：各元素的方法检出限低至0.007~1.52 mg/kg，相对标准偏差为0.8%~5.0%，加标回收率为83.0%~108.0%。该方法操作简单、酸试剂用量少、灵敏度高、准确度高，适合满足土壤样品中多种金属元素批量分析的需求，为土壤环境质量评估和生态安全保障提供了强有力的技术支撑。

关键词: 微波消解, 电感耦合等离子体质谱法, 金属元素, 土壤

Abstract:

The determination of metal elements (such as lead, cadmium and other heavy metals) in soil can be used to assess potential impacts on crops and provide data support for environmental quality assessment, regional planning and policy formulation. In this study, based on the microwave digestion technology of HNO₃-HCl-HF ternary acid system, combined with inductively coupled plasma mass spectrometry, an efficient and accurate method for simultaneous determination of soil metal elements was established. After optimizing the instrument parameters and digestion conditions, the method realized the accurate quantification of 12 metal elements such as copper, zinc, cadmium, lead and chromium in soil. The results showed that the method detection limits of all elements were in the range of 0.007-1.52 mg/kg, the relative standard deviations were 0.8%-5.0%, and the spike recoveries were 83.0%-108.0%. This method had the advantages of simple operation, low acid consumption, low detection limit and high accuracy, which is suitable for the batch analysis of multiple metal elements in soil samples. It provides a strong technical support for soil environmental quality assessment and ecological security.

Key words: microwave digestion, inductively coupled plasma mass spectrometry, metallic elements, soil

中图分类号:

X833土壤监测

王芸, 贾亮亮, 曹月明, 于聪灵, 田江涛. 微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定土壤中12种金属元素的含量[J]. 中国农学通报, 2026, 42(18): 95-99.

WANG Yun, JIA Liangliang, CAO Yueming, YU Congling, TIAN Jiangtao. Simultaneous Determination of 12 Metal Elements in Soil by Microwave Digestion-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2026, 42(18): 95-99.

图/表 7

参考文献 27

[1]	聂洪峰, 肖春蕾, 任伟祥, 等. 生态地质研究进展与展望[J]. 中国地质调查, 2021, 8(6):1-8.
[2]	王烁. 我国农田土壤重金属污染修复技术、问题及对策的探讨[J]. 环境与发展, 2019, 31(1):57-58.
[3]	彭瑶. 原子吸收分光光度法测定土壤中金属元素含量[J]. 世界有色金属, 2021(11):200-201.
[4]	文田耀, 时志路, 孙文军, 等. 微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中10种重金属元素[J]. 化学分析计量, 2023, 32(8):16-19.
[5]	宋志敏, 仇晓明, 宋晓波, 等. 微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定土壤中锰的含[J]. 理化检验-化学分册, 2021, 57(10):908-912.
[6]	殷思达. 电感耦合等离子体质谱法与原子吸收光谱法在土壤重金属检测中的对比分析[J]. 中国资源综合利用, 2022, 40(8):86-88.
[7]	曾俊源, 段雪梅, 徐奕帆, 等. ICP-MS测定土壤和沉积物中7种重金属元素[J]. 山东化工, 2025, 9(54):171-175.
[8]	王倩, 直俊强, 石奥, 等. 微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法同时测定土壤中11种金属元素[J]. 中国无机分析化学, 2021, 11(1):7-11.
[9]	刘向磊, 孙文军, 任彧仲, 等. 微波消解-混合模式电感耦合等离子体质谱法测定土壤或沉积物中银、锡、硼[J]. 质谱学报, 2022, 43(4):522-531. doi: 10.7538/zpxb.2021.0205
[10]	王敏, 李钊. 土壤重金属检测中微波消解条件优化研究[J]. 实验室检测, 2025, 21(3):108-110.
[11]	张军, 董洁, 任雪盈, 等. 不同微波消解方法对黄土中镉、铅ICP-MS测定的影响[J]. 中国农学通报, 2018, 34(26):99-103.
[12]	孙璐. 湿法消解与微波消解-火焰原子吸收分光光度法测定土壤中重金属的比较研究[J]. 中国资源综合利用, 2021, 39(10):8-10.
[13]	刘强, 牟春燕, 毛川, 等. 湿法消解-火焰原子吸收光谱法测定土壤中的铜和镍[J]. 安徽化工, 2025, 51(3):115-117.
[14]	杜彦东. 混酸消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法同时测定土壤中10种重金属元素[J]. 中国无机分析化学, 2023, 13(3):226-233.
[15]	刘跃, 王记鲁, 李静, 等. 高压密闭消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定土壤背景点样品中的29种元素[J]. 中国无机分析化学, 2023, 13(2):136-142.
[16]	袁建民, 何璐, 杨晓琼, 等. 微波消解ICP-OES法同时测定香茅草中11种微量元素[J]. 中国农学通报, 2020, 36(14):69-73. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb19010128
[17]	王立明, 于潇潇, 邱少男, 等. 微波消解-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定海洋沉积物中16种金属元素优化研究[J]. 中国无机分析化学, 2025, 15(6):791-799.
[18]	邱东平, 姚旭松, 赵丽, 等. 石墨仪消解-ICP-MS法测定土壤中9种金属的方法探讨[J]. 中国测试, 2020, 46(11):70-75.
[19]	兰冠宇, 李鹰, 俞晓峰, 等. 超级微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定土壤中13种元素[J]. 中国无机分析化学, 2021, 11(5):1-8.
[20]	李伟. 电感耦合等离子体质谱法同时测定土壤中6种元素残留[J]. 化学工程师, 2023, 37(10):46-48.
[21]	胡鹏洋. ICP-MS法同时测定河流沉积物中多种金属元素[J]. 化学工程师, 2025, 39(9):31-34.
[22]	鹿传磊, 张元, 谢旭, 等. 微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定地表基质调查样品中的多元素[J]. 中国无机分析化学, 2025, 15(12):1995-2003.
[23]	李晓云, 王羽, 金婵, 等. 微波消解-高分辨电感耦合等离子体质谱法测定土壤中8种金属元素[J]. 岩矿测试, 2022, 41(3):374-383.
[24]	王琬, 侯晓燕, 包雪莹. 微波消解电感耦合等离子体质谱法测定土壤中铅、铬、镉[J]. 河南预防医学杂志, 2021, 32(1):49-52.
[25]	申磊, 侯晓燕, 王琬, 等. 微波消解-电感耦合等离子体质谱仪测定土壤中17种金属元素[J]. 微量元素与健康研究, 2025, 42(1):54-57.
[26]	张晓赟. 微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中多种金属元素[J]. 安徽农学通报, 2018, 24(22):69-72.
[27]	刘璐, 孟建卫, 刘爱琴, 等. 硝酸-氢氟酸体系微波消解-电感耦合等离子质谱法测定土壤和沉积物中的稀土元素[J]. 稀土, 2025, 46(6):119-125.

元素	质量数	丰度/%	元素	质量数	丰度/%
Cu	63	69. 17	Co	59	100
Zn	66	48. 60	Ni	60	26. 10
Cd	111	12.8	V	51	99. 75
Pb	208	52.40	Cr	52	83.79
Ag	107	51.80	Be	9	100
Mo	95	15.92	Sb	121	57.3

元素	质量数	丰度/%	元素	质量数	丰度/%
Cu	63	69. 17	Co	59	100
Zn	66	48. 60	Ni	60	26. 10
Cd	111	12.8	V	51	99. 75
Pb	208	52.40	Cr	52	83.79
Ag	107	51.80	Be	9	100
Mo	95	15.92	Sb	121	57.3

元素	标准值	微波消解	湿法消解
Cu	25±3	24.6	23.1
Zn	61±5	62.4	59.2
Cd	0.10±0.02	0.101	0.090
Pb	25±3	23.9	22.8
Ag	0.076±0.013	0.071	0.067
Mo	0.4±0.1	0.404	0.385
Co	14±2	14.6	13.3
Ni	33±3	32.7	31.5
V	90±12	91.9	88.3
Cr	75±5	75.8	74.2
Be	2.2±0.1	2.27	2.16
Sb	1.1	1.14	1.05

元素	标准值	微波消解	湿法消解
Cu	25±3	24.6	23.1
Zn	61±5	62.4	59.2
Cd	0.10±0.02	0.101	0.090
Pb	25±3	23.9	22.8
Ag	0.076±0.013	0.071	0.067
Mo	0.4±0.1	0.404	0.385
Co	14±2	14.6	13.3
Ni	33±3	32.7	31.5
V	90±12	91.9	88.3
Cr	75±5	75.8	74.2
Be	2.2±0.1	2.27	2.16
Sb	1.1	1.14	1.05

元素	检出限	元素	检出限
Cu	0.52	Co	0.04
Zn	0.67	Ni	0.30
Cd	0.030	V	0.40
Pb	1.52	Cr	0.43
Ag	0.007	Be	0.02
Mo	0.053	Sb	0.08

微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定土壤中12种金属元素的含量

Simultaneous Determination of 12 Metal Elements in Soil by Microwave Digestion-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

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	Cu	Zn	Cd	Pb	Ag	Mo	Co	Ni	V	Cr	Be	Sb
测定值/(mg/kg)	24.6	61.4	0.104	23.6	0.069	0.426	14.5	31.6	91.8	75.4	2.18	1.06
	23.7	60.8	0.111	24.8	0.073	0.405	13.6	33.7	90.7	74.2	2.21	1.04
	22.9	62.2	0.097	25.2	0.077	0.411	15.3	32.4	92.3	76.7	2.23	1.10
	23.4	59.5	0.102	26.1	0.080	0.408	14.2	31.9	91.0	73.9	2.15	1.02
	25.2	58.7	0.106	24.5	0.075	0.417	13.9	34.0	90.4	77.5	2.27	1.10
平均值/(mg/kg)	24.0	60.5	0.104	24.8	0.075	0.413	14.3	32.7	91.2	75.5	2.21	1.06
标准值/(mg/kg)	25±3	61±5	0.10±0.02	25±3	0.076±0.013	0.4±0.1	14±2	33±3	90±12	75±5	2.2±0.1	1.1
RSD/%	3.5	2.1	4.4	3.3	5.0	1.8	4.1	2.9	0.8	1.8	1.9	3.0

样品编号	Cu	Zn	Cd	Pb	Ag	Mo	Co	Ni	V	Cr	Be	Sb
N-1	25.2	85.2	0.193	32.0	0.095	0.857	13.2	31.0	94.7	77.0	2.91	1.08
B-1	20.1	62.6	0.148	29.8	0.085	0.972	9.63	23.8	89.3	65.2	2.71	1.03
D-1	20.6	66.5	0.158	30.8	0.084	0.756	10.3	24.1	83.5	63.4	2.70	1.01

	Cu	Zn	Cd	Pb	Ag	Mo	Co	Ni	V	Cr	Be	Sb
本底值/(mg/kg)	20.6	66.5	0.158	30.8	0.084	0.756	10.3	24.1	83.5	63.4	2.70	1.01
加标量/(mg/kg)	10.0	30.0	0.30	10.0	0.30	2.0	10.0	10.0	40.0	30.0	2.0	2.0
测定值/(mg/kg)	29.5	98.2	0.446	40.1	0.367	2.761	20.5	34	124.6	95.8	4.43	2.67
回收率/%	89.0	105.7	96.0	93.0	94.3	100.3	102.0	99.0	102.8	108.0	86.5	83.0

[1]	赵文辉, 井玉丹, 汪霄, 王赢, 王家嘉. 有机替代对大豆产量及土壤肥力影响的研究[J]. 中国农学通报, 2026, 42(9): 24-30.
[2]	田琴, 丁新辉, 冯筱, 韩红江, 苟晨阳. 不同植被类型土壤-微生物生物量及其化学计量特征的比较研究[J]. 中国农学通报, 2026, 42(9): 40-47.
[3]	黄英梅, 吴家龙, 梁永鑫, 梁春梅, 张俊涛. 鱼蛋白肥对三角梅的生长和土壤养分的影响[J]. 中国农学通报, 2026, 42(9): 48-58.
[4]	肖于凡, 尹绍和, 秦汝平, 史怀平, 金枫翔, 赵锐智, 田静, 袁三红, 李德文, 罗启鹏. 曲靖马龙不同连作年限植烟土壤养分及微生物计量变化研究[J]. 中国农学通报, 2026, 42(9): 92-96.
[5]	张洁, 邵文奇, 马洪波, 陈川, 章安康, 李传哲. 缓释氮肥对江苏水稻产量及肥料利用率的影响[J]. 中国农学通报, 2026, 42(8): 104-109.
[6]	颜宏, 陈太春, 冯志珍, 陈志杰, 徐进, 许西梅, 董振, 付博. 耕作措施对小麦土壤理化性质、微生物群落及产量的影响[J]. 中国农学通报, 2026, 42(8): 110-119.
[7]	金学兰, 虎生园, 石琳, 马耀玉, 杨婷, 吴宏亮, 康建宏, 冯海萍. 不同施肥措施对连作芹菜土壤有机碳及酶活性的影响[J]. 中国农学通报, 2026, 42(8): 120-127.
[8]	王志平, 石颜通, 聂青, 胡潇怡, 安顺伟, 王福利, 曲明山, 徐进, 肖婷, 高飞, 张春红. 土壤养分速测技术和应用综述[J]. 中国农学通报, 2026, 42(8): 133-141.
[9]	李国龙, 陆钊华, 姚洁玲, 马留银, 杨德明, 徐建民, 胡志康, 张云东, 熊珊, 李光友. 修枝对桉树107无性系生长及碳汇效益的影响[J]. 中国农学通报, 2026, 42(7): 70-76.
[10]	管西林, 田慎重, 刘振田, 董勤德, 董亮, 李强, 高新昊, 边文范, 张玉凤. 豆磷脂调理菌剂施用量对玉米-小麦轮作体系产量及养分吸收的影响[J]. 中国农学通报, 2026, 42(7): 8-14.
[11]	彭翠仙, 王灿, 杨玉玲, 李玲, 李桂琳, 孙宏伟, 陶永宏. 不同生长年限野生叠鞘石斛根际土壤微生物群落的结构特征[J]. 中国农学通报, 2026, 42(7): 130-140.
[12]	王丽花, 晏慧君, 杨秀梅, 廖家伟, 段金辉, 王慧纯, 陈敏, 杨维, 王其刚. 不同栽培模式下切花月季根际养分含量和微生物多样性研究[J]. 中国农学通报, 2026, 42(7): 141-152.
[13]	周立垚, 刘娟, 刘海礁, 崔亚男, 刘兵, 罗艺龙, 于泷程, 陈亚菲, 许日升, 马腾飞. 生物炭在花生种植中的应用研究进展[J]. 中国农学通报, 2026, 42(7): 15-21.
[14]	陈燕, 吴玲, 曹凡, 郭聪, 黄欣, 金雨晴, 王莹, 徐秋霞, 谷青青, 柯裴蓓, 宁仪杭, 李玉娟. 人工纳米材料在植物抗性提升及土壤改良中的研究进展[J]. 中国农学通报, 2026, 42(7): 153-162.
[15]	徐培智, 李海锋, 李文光, 董云, 张捷鑫, 顾文杰, 卢钰升. 广东省肥料行业20年的科技创新与展望[J]. 中国农学通报, 2026, 42(7): 163-170.

程序	消解温度/℃	升温时间/min	保持时间/min
1	75	5	10
2	180	5	15
3	180	0	15
5	75	5	10

程序	消解温度/℃	升温时间/min	保持时间/min
1	75	5	10
2	180	5	15
3	180	0	15
5	75	5	10