AES-8000 发射光谱法测定植物样品中微量硼*

孙慧莹，李小辉，王亚萍，杜文娟，陈冲科

（1.河南省岩石矿物测试中心，河南 郑州 450012；2.河南省地质矿产勘查开发局a.第二地质矿产调查院；b.第二地质勘查院，河南 郑州 450000）

近年来，随着环境和食品安全问题的日益显著，人们对植物样品中微量营养元素的研究也越来越深入。硼作为植物生长所必须的动态微量元素，是细胞壁的重要构成组分之一，参与组织细胞分化及碳水化合物的运输，对植物的新陈代谢及生长发育具有重要的影响。因此，准确分析硼元素的含量，对于植物研究方面具有极为重要的指导意义。

植物样品中硼的分析方法有很多，如石墨炉原子吸收法[1]、极谱法[2,3]等，目前，大多选择电感耦合等离子体质谱法[4-6]测定植物样品中微量的硼。而原子发射光谱法由于无需用酸对样品进行消解前处理，采用粉末直接装样测定，大大节约了时间和成本，减少了对环境的污染，多用于地质样品中硼的测定[7-13]。近年来，随着原子发射光谱仪的不断更新换代，AES-8000 型全谱交直流电弧发射光谱仪省去了传统发射光谱法洗像、译谱等繁琐的步骤，灵敏度更高，使测定结果更加准确。本文尝试建立了AES-8000 全谱交直流电弧发射光谱仪直接测定植物样品中硼的方法，直接选用国家一级生物标准物质做标准曲线，减少了多个误差因素，方法简便、快捷、成本低、可操作性强、检出限低，满足了植物样品中硼的定量分析要求，可用于批量植物样品的测定。

1 实验部分

1.1 缓冲剂的制备

缓冲剂的组成成分为40% Al2O3、22% K2S2O7、24% NaF、14% C，内含0.007%的GeO2，所用试剂均为优级纯（天津市福晨化学试剂厂），实验用水为去离子水。

1.2 电极规格

所用电极为光谱纯石墨电极，电极长10mm，上电极平头柱状φ4mm，下电极细颈杯状φ4mm，壁厚0.5mm，孔深4mm，细颈φ2.6mm，颈长4mm。

1.3 标准曲线的绘制

由于植物样没有国家一级光谱标准物质，故选用国家一级生物标准物质（地球物理地球化学勘查研究所）中GBW10011，GBW10014，GBW10017，GBW 10020，GBW10026，GBW-7604，对上述标准物质进行组合，制作成标准系列。硼标准工作曲线浓度见表1。

表1 硼标准系列浓度Tab.1 Standard series concentration of B（μg·g-1）

1.4 试样的制备

首先，将待测样品挑选、烘干、粉碎、细磨、过筛、混匀备用。分别准确称取0.1000g 的样品及制备均匀的缓冲剂，用玛瑙研钵研磨1min，直到混合均匀，将混合物装入两根下电极中，滴加2～3D 2%蔗糖乙醇水溶液（10g 蔗糖溶于500mL 乙醇（洛阳昊华化学试剂有限公司）+水=1∶1），10min 后烘干，备用。

1.5 仪器及工作条件

所用仪器为AES-8000 型全谱交直流电弧发射光谱仪（北京北分瑞丽分析仪器有限公司）；冷却水循环机（北京同洲维普科技有限公司），仪器的工作条件及参数见表2。

表2 全谱交直流电弧发射光谱仪工作条件Tab.2 Working parameters for full spectrum AC/DC ARC emission spectrometer

1.6 摄谱

打开AES-8000 全谱交直流电弧发射光谱仪、通风系统以及冷却循环机，点击电脑屏幕上的AES-8000 光谱分析仪软件系统进入分析程序，先摄7～8 支废电极对仪器进行预热，然后选用基物对6 块CCD 逐一进行系统标定。系统标定完成后点击日常分析，依据操作程序提示，选择建立最佳的工作条件开始摄谱，逐一激发样品，电脑直接显示当前被测样品未经曲线校正的元素含量值。待所有样品激发完成后，点击数据处理，对曲线进行校正，最后将分析结果导出。硼元素的标准工作曲线见图1。

图1 B 的标准工作曲线Fig.1 Stardard curve of B

2 结果与讨论

2.1 缓冲剂的选择

采用粉末电弧法对被测样品进行光谱定量分析时，定量缓冲剂的加入，不仅能够稳定弧烧，控制电弧温度从而改善分析元素的蒸发行为，还能降低光谱背景和基体效应，以达到降低分析方法检出限、提高分析结果的正确度和精密度的目的。

根据有关资料及实际操作经验，选择K2S2O7、NaF、Al2O3、BaO、ZnO、BaSO4、KI、C 粉等多种试剂以不同的比例混合作为缓冲剂，重点选择不同含量的国家一级生物标准物质来进行分析和验证，确定以K2S2O7、NaF、Al2O3、C 作为缓冲剂，得到了背景低、灵敏度高、精密度好和正确度高的分析结果。通过实验最终选择其组成比例为：K2S2O722%，NaF 24%，Al2O340%，C14%。

2.2 曝光时间的选择

采用国家一级生物标准物质GBW10020（柑橘叶）与缓冲剂1∶1 混合均匀后，装入下电极中做蒸发曲线。在分析程序中选择蒸发曲线菜单，设定预燃时间为5s、采集时间为1s、曝光时间为60s。采集被测元素和内标元素的连续多个强度数据，绘制显示元素的蒸发曲线图，见图2。

图2 B 的蒸发曲线Fig.2 Evaporation curve of B

由图2 可以看出，在33s 之前被测元素的强度峰密集出现，33s 之后元素强度峰趋于平缓，故采用曝光时间为33s。

2.3 内标元素及分析线对的选择

在粉末电弧发射光谱定量分析中，内标补偿法具有举足轻重的作用。尤其在植物样品中各种无机元素的含量较低，必须加入一定量的内标元素，从系统标定时就开始监控和校正谱线位置。内标元素的选择需要具有与分析元素一致的蒸发行为，且在植物样品中的含量极低，以保证内标元素含量在各个分析样品中的一致性。本文选用Ge 为内标元素，由图2 可知，内标元素Ge 具有与被测元素B 较为一致的蒸发行为。

分析谱线和内标谱线应选择灵敏度高、干扰少的分析线，从而确保分析结果的正确度和精密度。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

2.4 方法检出限及测定范围

分别称取12 份接近空白的基物，与缓冲剂以质量比为1∶1 的比例混匀后，按照上述实验方法，进行分析测定，以所得结果的3 倍标准偏差计算方法的检出限，结果为0.18μg·g-1；以所得结果的10 倍标准偏差计算方法的测定下限，结果为0.60μg·g-1，见表4。

表4 方法检出限及测定范围（μg·g-1）Tab.4 Methods detection limit and measurement range

2.5 方法精密度和正确度

采用国家一级生物标准物质GBW10010 （大米）、GBW10022 （ 蒜 粉）、GBW10016 （ 茶 叶）、GBW10020（柑橘叶）、GBW07604（杨树叶），按照上述试验方法，分别平行测定12 次，结果见表5。

表5 方法精密度和正确度Tab.5 Precision and accuracy of the method

由表5 可知，本方法所得结果的相对标准偏差为4.74%～7.51%，与标准值之间的相对误差为-5.60%～7.70%。

3 结论

研究了AES-8000 全谱交直流电弧发射光谱仪对植物样品中硼的测定，选择了最佳缓冲剂及内标元素双电极摄谱，减少了分析过程中的偶然误差，且本方法不经酸溶消解，采用固体粉末直接进样，不仅可操作性强，极大地提高了分析效率，而且对环境友好，符合当今社会对分析化学的要求以及绿色生态文明发展的趋势，为准确掌握植物样品中硼的含量分析提供了有效便捷的技术手段。