論文名稱：泥漿取樣法結合電熱式揮發感應偶合電漿質譜儀於土壤和水性
油漆樣品中微量元素分析之應用
校（院）所組別： 國立中山大學（學院） 化學研究所分析組
畢業時間及提要別： 八十八學年度第二學期 碩士 學位論文提要
研究生：路欣忻 指導教授：江旭禎 博士
論文提要內容：

超音波泥漿取樣法（Ultrasonic Slurry Sampler，簡稱USS），是將固體樣品直接導入電熱式揮發器（Electrothermal Vaporization System，簡稱ETV）的一種方法。超音波泥漿取樣法結合電熱式揮發感應偶合電漿質譜儀（ETV-ICP-MS），是利用ETV所需樣品體積少（≦100ml），USS之樣品前處理步驟簡單等優點，並配合ICP-MS的高靈敏度、低偵測極限（≦ng ml-1）及可以同時偵測多質荷比離子的能力，結合同位素稀釋法（isotope dilution，簡稱ID）對樣品中微量的元素進行測定。

本論文分為兩部份，第一部份是利用超音波泥漿取樣法結合電熱式揮發感應偶合電漿質譜儀（USS-ETV-ICP-MS），直接、同時測定土壤樣品中所含鋅、鎘、鉈及鉛的濃度，以建立直接分析固體樣品的方法。為了避免傳統分析方法中所使用的高溫揮發所可能造成的光譜性干擾與非光譜性干擾，而導致分析物訊號嚴重的被壓抑，本研究採用低溫揮發的方式進行分析，以期有效地分離分析物與主要基質成分，減輕非光譜性干擾的程度。本實驗所建立的利用USS-ETV-ICP-MS，以低溫揮發的昇溫方式偵測土壤樣品中鋅、鎘、鉈及鉛的方法，與傳統高溫昇溫方法比較，鋅及鉛有較佳的靈敏度。而且使用標準添加法與同位素稀釋法定量土壤標準參考樣品亦有很好的結果，證實本實驗所建立的分析方法在實際應用上具有很高的可行性。

第二部份是利用USS-ETV-ICP-MS直接測定水性油漆樣品中銅、鋅、砷、鎘、汞及鉛的含量。本實驗利用USS-ETV-ICP-MS系統分析水性油漆樣品，相較於其它文獻中分析水性油漆樣品時需先將樣品進行消化或萃取之步驟可省去樣品前處理之時間。在實驗過程中，將針對ETV操作變數、水性油漆溶液樣品之配製、基質修飾劑等條件進行探討，希望能提高銅、鋅、砷、鎘、汞及鉛的訊號。最後，分別使用標準添加法與同位素稀釋法測定不同品牌的水性油漆樣品中銅、鋅、砷、鎘、汞及鉛的含量。

none

目 錄
論 文 摘 要--------------------------------------------------------------------Ⅰ
謝 誌-----------------------------------------------------------------------------Ⅱ
目 錄-----------------------------------------------------------------------------Ⅲ
圖 表 目 錄--------------------------------------------------------------------Ⅴ

第一章 感應偶合電漿質譜儀簡介------------------------------------------1
壹、前 言------------------------------------------------------------------------2
貳、基 本 原 理---------------------------------------------------------------3
參、功 能 與 限 制---------------------------------------------------------- 6
1、光 譜 性 干 擾---------------------------------------------------------- 8
2、非 光 譜 性 干 擾------------------------------------------------------9
肆、應 用---------------------------------------------------------------------- 11
1、同 位 素 測 量-------------------------------------------------------- 11
2、元 素 分 析------------------------------------------------------------- 13
伍、參 考 資 料--------------------------------------------------------------14

第二章 泥漿取樣法結合電熱式揮發感應偶合電漿質譜儀於土壤樣品 中鋅、鎘、鉈及鉛等元素之分析應用--------------------------16
壹、前 言-----------------------------------------------------------------------17
貳、實 驗 部 份--------------------------------------------------------------23
一、儀器裝置及操作條件--------------------------------------------------23
二、試劑藥品及溶液的配置-----------------------------------------------32
參、土 壤 樣 品 泥 漿 製 備--------------------------------------------35
肆、結 果 與 討 論--------------------------------------------------------- 39
一、修飾劑的選擇-----------------------------------------------------------39
二、泥漿製備之變數對分析物訊號的影響-----------------------------45
三、酸的濃度對分析物訊號的影響--------------------------------------47
四、界面活性劑對分析物訊號的影響-----------------------------------47
五、熱解溫度及揮發溫度的選擇-----------------------------------------49
六、現行方法與傳統方法之比較-----------------------------------------54
七、光譜（同質量）干擾--------------------------------------------------58
八、土壤樣品中鋅、鎘、鉈及鉛的分析--------------------------------61
伍、結 論-----------------------------------------------------------------------65
陸、參 考 資 料--------------------------------------------------------------66


第三章 泥漿取樣法結合電熱式揮發感應偶合電漿質譜儀於水性油漆 樣品中鋅、鎘、鉈及鉛等元素之分析應用--------------------16
壹、前 言-----------------------------------------------------------------------72
貳、實 驗 部 份--------------------------------------------------------------77
一、儀器裝置及操作條件--------------------------------------------------77
二、試劑藥品及溶液的配置-----------------------------------------------81
參、泥 漿 樣 品 的 製 備------------------------------------------------ 85
肆、結 果 與 討 論--------------------------------------------------------- 88
一、高溫揮發與低溫揮發方法之選擇---------------------------------- 88
二、樣品製備之變數對分析物訊號的影響-----------------------------88
三、修飾劑的選擇-----------------------------------------------------------91
四、酸的影響--------------------------------------------------------------- 109
五、熱解溫度及揮發溫度的選擇----------------------------------------111
六、光譜（同質量）干擾------------------------------------------------ 114
七、水性油漆樣品之分析------------------------------------------------ 120
伍、結 論--------------------------------------------------------------------- 125
陸、參 考 資 料------------------------------------------------------------ 126



圖 表 目 錄
第一章
圖1-1、典型ICP-MS的構造圖----------------------------------------------4
圖1-2、ICP中元素的游離程度----------------------------------------------5
圖1-3、ICP及取樣界面-------------------------------------------------------7
表1-1、無機酸在ICP-MS中，可能形成的背景干擾-----------------10

第二章
圖2-1、土壤污染影響之剖析圖------------------------------------------- 19
圖2-2、ETV-ICP-MS系統裝置圖----------------------------------------- 27
圖2-3、ETV儀器圖---------------------------------------------------------- 27
圖2-4、USS-100自動取樣器-----------------------------------------------29
圖2-5、篩選機裝置圖------------------------------------------------------- 31
圖2-6、農地及操場土壤泥漿製備的流程圖---------------------------- 36
圖2-7、基質修飾劑對分析物訊號的影響------------------------------- 40
圖2-8、EDTA濃度對分析物訊號的影響-------------------------------- 43
圖2-9、ascorbic acid濃度對分析物訊號的影響------------------------ 44
圖2-10、HNO3濃度對分析物訊號的影響------------------------------- 48
圖2-11、熱解溫度對分析物訊號的影響--------------------------------- 51
圖2-12、揮發溫度對分析物訊號的影響--------------------------------- 52
圖2-13、不同揮發溫度對分析物訊號的影響--------------------------- 53
圖2-14、現行方法與傳統方法之比較------------------------------------ 56
圖2-15、土壤NIST SRM 2711泥漿溶液與泥漿溶液 具有相同濃度分析物在水溶液中所得的分析訊號--------- 62
表2-1、ICP-MS之操作條件----------------------------------------------- 26
表2-2、ETV昇溫程式------------------------------------------------------- 28
表2-3、Zn、Cd、Tl及Pb的同位素含量比---------------------------- 34
表2-4、不同基質修飾劑對分析物離子積分訊號的影響------------- 42
表2-5、稀釋倍數對分析物訊號的影響---------------------------------- 46
表2-6、傳統高溫揮發方法之ETV昇溫程式--------------------------- 55
表2-7、現行方法與傳統高溫方法對分析物訊號的比較--------------57
表2-8、農地土壤中Cl、S和Ti濃度對Zn同位素比測量的影響--59
表2-9、農地土壤中Mo濃度對Cd同位素比測量的影響------------ 60
表2-10、利用USS-ETV-ICP-MS配合同位素稀釋法與 標準添加法定量土壤標準參考樣品NIST SRM 2711 、林園農地土壤及中山大學操場土壤樣品中Zn、Cd、Tl 及Pb的濃度-------------------------------------------------------- 64
第三章
圖3-1、油漆溶液製備的流程圖--------------------------------------------86
圖3-2、高溫與低溫揮發對分析物訊號的影響--------------------------89
圖3-3、不同基質修飾劑對分析物訊號的影響--------------------------94
圖3-4、不同基質修飾劑對分析物訊號的影響--------------------------95
圖3-5、不同基質修飾劑對分析物訊號的影響--------------------------96
圖3-6、不同基質修飾劑對分析物訊號的影響--------------------------97
圖3-7、不同基質修飾劑對分析物訊號的影響--------------------------98
圖3-8、不同Pd濃度對分析物訊號的影響-----------------------------100
圖3-9、不同濃度之NH4H2PO4對分析物訊號的影響---------------- 105
圖3-10、不同濃度之L-cysteine對分析物訊號的影響---------------106
圖3-11、不同濃度之HNO3對分析物訊號的影響-------------------- 110
圖3-12、熱解溫度對分析物訊號的影響-------------------------------- 112
圖3-13、揮發溫度對分析物訊號的影響-------------------------------- 113
圖3-14、揮發溫度對分析物訊號的影響-------------------------------- 115
表3-1、ICP-MS之操作條件------------------------------------------------ 79
表3-2、ETV昇溫程式------------------------------------------------------- 80
表3-3、Cu、Zn、Cd、Hg及Pb的同位素含量比--------------------- 84
表3-4、稀釋倍數對分析物訊號的影響----------------------------------- 90
表3-5、不同基質修飾劑對分析物訊號的影響-------------------------- 92
表3-6、不同基質修飾劑對分析物訊號的影響-------------------------- 93
表3-7、300ppm Pd加不同基質修飾劑對分析物訊號的影響------- 101
表3-8、300ppm Pd加不同基質修飾劑對分析物訊號的影響------- 102
表3-9、300ppm Pd加不同基質修飾劑對分析物訊號的影響------- 103
表3-10、不同濃度之L-cysteine對分析物訊號的影響---------------107
表3-11、不同濃度之L-cysteine對分析物訊號的影響---------------108
表3-12、油漆中S成分對Zn同位素比測量的影響------------------ 116
表3-13、油漆中Cl成分對Zn同位素比測量的影響----------------- 117
表3-14、油漆中Na成分對Cu同位素比測量的影響---------------- 118
表3-15、油漆中Cl成分對As同位素比測量的影響----------------- 119

表3-16、External Calibration和Standard Addition之校正曲線 斜率比較----------------------------------------------------------- 121
表3-17、利用標準添加法、同位素稀釋法定量長城牌水泥漆---- 122
表3-18、利用標準添加法、同位素稀釋法定量虹牌水泥漆------- 123

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