交流电弧直读发射光谱法测定土壤样品中硼

李小辉，于亚辉，孙慧莹，吴 娣

（河南省岩石矿物测试中心，河南 郑州 450012）

交流电弧直读发射光谱法测定土壤样品中硼

李小辉，于亚辉，孙慧莹，吴 娣

（河南省岩石矿物测试中心，河南 郑州 450012）

建立了交流电弧直读发射光谱法快速测定土壤中硼的分析方法，以K2S2O7、Al2O3、NaF和碳粉的混合物为固体缓冲剂，Ge为内标元素，选择了合适的分析线对同时扣除了背景干扰，提高了方法的准确度和精密度。方法选取国家一级光谱分析标准物质作为标准系列，在优化的实验条件下，测得硼的检出限（3s）为：0.75μg·g-1，精密度（RSD%，n=12）为：3.84%～6.72%。采用该方法对土壤国家一级标准物质进行测定，其结果与标准值吻合。本方法具有检出限低、干扰少、样品处理简单快速、污染小等优势，具有一定的实用性。

交流电弧；直读发射光谱法；土壤样品；硼

硼是评价土壤肥力的重要指标之一，也是1∶20万化探扫描和多目标生态地球化学样品中非常重要的元素。硼的分析方法主要有分光光度法[1]，原子吸收光谱法（AAS）[2]，电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）[3,4]，电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）[5,6]，电弧原子发射光谱法[7]等，AAS 和ICP-MS由于受基体干扰、试剂空白等因素的影响，使测定硼的检出限、精密度和准确度都不太理想。而以电弧为光源的原子发射光谱法测定硼已有报道[8,9]，该方法采用固体粉末直接进样，无需溶解样品，具有较高的灵敏度和低的检出限，尤其是近年来直读光谱仪的使用[10,11]，使分析过程更加简便，快速。本文采用电弧直读发射光谱法测定土壤样品中硼，通过选择合适的固体缓冲剂，去除干扰元素，选择了合适的分析线对和内标元素，同时对仪器测量条件进行了选择和优化，取得了满意的技术指标，适合大批量土壤样品的快速分析。

1 实验部分

1.1 仪器和工作参数

摄谱仪：WP-I型1米平面光栅摄谱仪，仪器工作参数见表1。

CCD检测器（湖北省地质实验测试中心）：分辨率0.01nm，一次测量光谱范围约为82nm。

表1 摄谱仪工作参数Tab.1 Working parameters for spectrograph

1.2 电极规格

电极为光谱纯石墨，上电极为平头柱状，直径4mm；下电极细颈杯状，直径4mm，孔深4.5mm，壁厚0.8mm，细颈直径3mm，颈长4mm。

1.3 缓冲剂及分析方法

缓冲剂成分为 mK2S2O7∶mNaF∶mAl2O3∶m碳粉=22∶20∶44∶14（内含质量分数为0.007%的GeO2作内标）。

基物的成分为 m（SiO2）∶m（Al2O3）∶m（Fe2O3）∶m（纯白云石）∶m（Na2SO4）∶m（K2S4）=72∶15∶4∶4∶2.5∶2.5。

准确称取粒度为200目的样品和缓冲剂各0.1000g，于玛瑙研钵中研磨均匀后，装入下电极，滴入2～3D质量分数为2%蔗糖乙醇水溶液，20min放入烤箱内后烘干，置于交流电弧原子发射光谱仪上，以平头石墨电极为上电极，试样电极为下电极，然后在程序中选择光谱分析方法，设置仪器参数，进行摄谱。以Ge为内标，同时对分析线和内标线的强度进行扣背景，采用直线拟合标准曲线，仪器可直接计算出样品中被测元素的含量。

1.4 标准系列

采用国家一级合成硅酸盐光谱分析标准物质GSESII-1～GSESII-9为标准系列制作标准曲线，标准系列中硼含量见表2。

表2 标准系列中硼的含量Tab.2 Concentration of boron in standard series

2 结果与讨论

2.1 缓冲剂的选择

在进行电弧光谱定量分析时，在分析试样中加入一定量合适的缓冲剂，可以起到控制电弧温度，改善弧烧状态，控制元素的蒸发行为，降低光谱背景，提高分析的精密度、准确度，降低检出限的作用[7,12]，根据文献报道和实践经验，对K2S2O7、Al2O3、ZnO、NaF、KI、C粉和 S粉多种试剂进行试验，最终选用 K2S2O7、Al2O3、NaF和碳粉作为缓冲剂，缓冲剂的比例为 mK2S2O7∶mNaF∶mAl2O3∶m碳粉=22∶20∶44∶14时，能够得到理想的分析结果。

2.2 内标元素及分析线对的选择

在光谱定量分析中，采用内标补偿是非常重要的，内标能有效地监控和校正分析信号的漂移和校正基体效应，提高分析结果的准确度和精密度。本文选用Ge为内标元素，在实际样品中其含量比较低不会引起干扰，Ge主要以GeO2的形式加入缓冲剂中，保证内标元素含量的一致性。分析谱线应选择灵敏度高、干扰少，与内标线的波长尽量靠近，硼的分析线和内标线见表3。

表3 元素的分析线对Tab.3 Analytical line pairs of elements

2.3 标准曲线

按照仪器设定的工作条件对标准系列样品进行摄谱，以B的浓度的对数为横坐标，待测元素强度与内标元素强度比值的对数为纵坐标绘制校准曲线，见图1。

图1 硼的标准曲线Fig.1 Standard curves of B

2.4 方法检出限

称取12份接近空白的基物与缓冲剂按1∶1质量混匀后，按照分析方法进行测定，以其测定结果的标准偏差的3倍计算硼的检出限，硼的检出限为 0.75μg·g-1。

2.5 方法精密度和准确度

按照试验方法对土壤国家一级标准物质GBW07401-GBW07407平行测定12次，考察方法精密度和准确度，结果见表4，由表可知，本方法所测得的结果与标准物质的标准值相吻合，相对标准偏差（RSD）均小于8%，所得平均值与标准值的对数误差（△log C）的绝对值均小于0.1，表明本方法具有良好的精密度和准确度。

表4 方法精密度和准确度Tab.4 Precision and accuracy results of themethod

3 结语

研究了交流电弧直读发射光谱法对土壤中硼的测定，选择了最佳缓冲剂及内标元素，方法经国家一级标准物质验证准确可靠，检出限和精密度等分析技术指标都满足分析要求。该方法采用固体粉末直接进样，无污染，操作简便、快速，为土壤样品中硼的分析提供了有效的技术手段。

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Determ ination of boron in soil samp les by AC-Arc direct-reading em ission spectrometry

LIXiao-hui,YU Ya-hui,SUN Hui-ying,WU Di
（Henan Rock and Mineral Testing Center,Zhengzhou 450012,China）

Themethod for determination of boron in soil samples by AC-Arc direct-Reading emission spectrometry was studied in this paper.Themixture of K2S2O7,NaF,Al2O3and carbon powder was used as solid buffers,Ge is used as internal standard element and the suitable analytical line pairswere selected.The back ground interference was eliminated at the same time;the precision and accuracy for B were improved.Method adopt national standard substances as standard series,under optimized experimental conditions,themethod detection limit is 0.75?g/g for B,the precision is 3.84%～6.72%RSD （n=12）.Certified reference materials were determined by this method,the results are in good agreement with the standard values.The determination method has low detection limit，less interference,sample treatment simplicity，less pollution and has a certain practicality.

AC-arc;direct-Reading emission spectrometry;Soil samples;Boron;

O657.31

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170428

2017-01-09

李小辉（1982-）,女,硕士，工程师，主要从事发射光谱分析。