浅谈地质样品中微量元素的高效测试方法

■母章

（新疆地矿局地球物理化学探矿大队新疆昌吉831100）

浅谈地质样品中微量元素的高效测试方法

■母章

（新疆地矿局地球物理化学探矿大队新疆昌吉831100）

地质样品的检测一直是地质勘测者关注的中国店。设计并加工了具有双内弧密封结构的防腐高效溶样罐，在消解地质样品时，加入内标103Rh校正样品中元素的浓度，以内标185Re校正分析信号的漂移，使用电感耦合等离子体质谱测定深海沉积物标准物质和国际地质标准物质中的34种微量元素浓度。与以往消解方法相比，该方法密封性好、酸消耗少，只需1.5mL浓HF、0.5mL浓HNO3和0.25mLHClO4就可将40mg地质样品在短时间内消解完全，消解效率高。前处理过程中加入内标103Rh，样品稀释时无需准确定容，节省操作时间。方法检测下限为0.001～0.621μg/g，精密度小于5%，准确度小于6.5%（其中大多数元素小于3%），适用于多种地质样品中多元素的分析。

高效消解内标微量元素地质样品

地质样品中微量元素的准确测定有助于环境演化、地质作用过程、物质迁移和古气候变化等重要问题的研究，因此一直是地质分析学家研究的重点。电感耦合等离子体质谱（ICP-Ms）以其检出限低、谱线相对简单等优点，在地质样品微量元素测试中得到广泛的应用。地质样品复杂多样，许多样品耐酸性强，难于消解，目前常用的消解方法有：敞开式酸溶法，该方法用酸量大、空白高、易污染、消解效果较差、测试结果偏差大；Carius管密封消解法，该方法费时且具有潜在的危险性，对地质样品消解不完全，主要用于Re、Os同位素和稀散金属（的测试；普通Teflon罐密闭消解法，该方法主要为电热板加热，样品受热不均、承受压力较小、酸易泄露，影响地质样品的消解效果；高温碱熔法，该方法流程复杂、总盐度大、基体干扰较严重；微波消解法，该方法用酸量大、微波受热不均、后续处理相对复杂、微波加热时间短，不利于地质样品的有效消解，且消解罐较少，不利于批量前处理；传统高压密闭消解法，该方法空白值低，用酸量相对较少，但消解反应过程中，在承受较大压力条件下经常会发生酸的泄漏，而使地质样品消解不完全。在样品前处理过程中，稀释定容也是一项繁琐的工作，耗费大量的人力与时间。此外，本研究在以往多元素内标校正技术的基础上进行改进，，采用双内标法建立地质样品的非准确定容测试方法。通过在样品前处理过程中加入一定量的Rh内标元素，校正元素稀释倍数；通过在线加入Re内标元素，校正分析信号漂移，旨在减少样品前处理过程中繁琐的稀释定容工作。

1　试验部分

仪器与试剂：

ElanDRCII型电感耦合等离子体质谱：美国PerkinElmer公司产品。仪器参数：功率1250W；雾化器流速0.80L/min；冷却气流速15L/min；辅助气流速1.2L/min；背景值（8与220质量数）。

2　结果与讨论

2.1标准曲线和方法检出限使用

2%HNO3按逐级稀释的方法稀释标准溶液，制备0、1.0、5.0、10μg/L混合标准溶液，标准曲线的相关系数均小于0.999。本方法的检测下限（定量限）为连续10次测试实验过程空白，所得测定值3倍标准偏差相当浓度乘以稀释因子（1000）所得的分析物浓度，各元素的检测下限在0.001～0.621μg/g之间。其中，元素ga、Y、Zr、Ni、Hf、Ta、Pb和稀土元素的方法检测下限优于敞口酸溶法和微波密闭消解法。

2.2质谱干扰与校正

地质样品中多元素测试的干扰主要来自氧化物、双电荷离子和多原子离子的影响，其中Ba元素含量较高，其形成的氧化物、多原子离子对稀土元素存在干扰。如136Ba16O对152sm的干扰、135Ba16O对151Eu的干扰、137Ba16O对153Eu的干扰等，通过测试10mg/LBa标准溶液，获得BaO+/Ba+系数，校正其对sm和Eu的干扰；Ba的双电荷138Ba++对69ga易产生干扰，因此选择71ga为检测同位素。

2.3内标校正测定

地质样品中微量元素的常用方法有双内标法（如115In-103Rh、115In-185Re、103Rh-185Re等）和单内标法（如115In、103Rh、185Re等）。103Rh的质量数居于待测元素质量数范围中间，在多种地质样品中的浓度极低，该元素的电离效率约为93.8%，且为单同位素（103Rh=100%），不受同量异位素重叠的干扰，是测定沉积物和岩石等地质样品中微量元素的理想内标元素。因此，在地质样品前处理过程中，选择加入内标元素103Rh对元素的浓度进行校正，稀释后的样品溶液中103Rh的浓度约为10μg/L。

2.4方法高效性

该方法使用的防腐高效溶样罐采用双内弧密封设计，内部形成的空腔轴向截面为椭圆形。当温度升高，酸在罐体内蒸发到达顶盖时，可以无停留地回流到罐体底部，防止挂壁产生，形成有效循环。内胆罐体接口采用锥体设计，与上顶盖紧密结合，且内胆的内凹设计在压力增大时，罐体结合更紧密，可以有效防止酸的泄漏。罐体顶部采用卡口式接头并带有压力螺栓，罐体扣合的同时，扭力棒旋拧压力螺栓，1s内完成罐体扣合，大大缩短了以往消解容器的旋拧扣合时间。与以往地质样品的高压密闭消解方法相比，防腐高效溶样罐的应用减少了酸的消耗，仅用1.5mL浓HF、0.5mL浓HNO3和0.25mLHClO4就可将40mg岩石或沉积物样品消解完全，而且能够在短时间内完成消解任务，具有较好地精密度和准确度，提高了地质样品的消解效率

3　结论

与以往消解方法相比，防腐高效溶样罐的应用解决了消解地质样品用酸量大、操作复杂、消解不完全、消解效率不高、不能批量作业等问题。采用103Rh-185Re双内标非准确定容测试方法可以有效地校正地质样品中微量元素的浓度和测试过程中的分析信号漂移，对基体效应有明显的补偿作用，同时还避免了样品前处理过程中繁琐的稀释定容工作。建立的高效消解-双内标ICPMs分析方法，具有准确度高、精密度好、测试效率高、人力消耗少等特点，可广泛用于海洋沉积物、岩石等地质样品中多元素的同时分析。

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P5［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-205-1