地质样品中微量元素的高效测试方法探析

[摘要]本文采用电感耦合等离子体制谱对国际地质标准物质中的微量元素浓度进行测定，同之前的消解方法相比，具有良好的密实性，并且其在测定过程中对酸的消耗量较少，能够将地质样品在短时间内消解，具有良好的消解效率。

[关键词]地质样品 微量元素 测定 消解效率

[中图分类号] Q581 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-7-229-1

实际工作中对地质样品中的微量元素的测定能够有效的帮助我们进一步研究地质作用过程以及环境演化和物质迁移过程，是长期以来地质分析研究的重点。在多年的研究过程中，运用电感耦合等离子体质谱进行地质样品中微量元素的测定，具有检出限低、谱线简单等优势，从而在地质样品微量元素检测中得到了较为广泛的应用。

1地质样品消解的主要方法

地质样品本身具有一定的复杂多样性，所以其耐酸性能较好，一般很难对其进行消解，当前所采用的消解方法主要敞开式酸溶法、Carius管密封消解法、普通Teflon灌密闭消解法、传统高压密闭消解法等，但是以上方法在在运用的过程中都存在着一定的缺陷问题。对于敞开式溶酸法来说，其在运用过程的酸使用量较大且消解效果与测试结果差强人意;Carius管密封消解法主要是针对Re、Os同位素以及稀散金属的测试，该种方法在操作的过程中存在着一定的危险性，并且不能有效实现对地质样品的完全溶解;普通Teflon灌密闭消解法采用的是电热板加热的办法，但是在加热过程中可能会产生受热不均匀的现象，且其承受的压力较小容易造成酸的泄漏，从而给消解效果带来了一定程度的影响;传统高压密闭消解法具有空白纸低且用酸量相对较少的优势，但是其在消解的过程中随着承受压力的变化，会造成酸的泄漏，也不能有效的使地质样品完全消解。

地质样品在前期处理过程中的稀释定容是一项较为繁杂的工作，从以上对于地质样品消解方法应用情况分析来看，本文在对传统高压消解罐作出改进的基础上，运用双内弧密封设计的防腐高效消解罐，并在罐体顶部安装卡口式接头，从而有效的加快的地质样品的消解速率，提升了其消解效果。除此之外，对多元素内标校正技术进行了有效的改进，采用了双内标法建立地质样品的非准确定容测试方法。在进行地质样品前期处理时，加入了适量的Rn内标元素，对元素的稀释倍数进行了校正，并通过加入定量的Re内标元素对信号漂移进行了校正分析，从而减轻了稀释定容工作的工作量。

2试验仪器及试剂

2.1仪器

本试验所采用的主要仪器为美国Perkin Elmer公司的Elan DRC Ⅱ电感耦合等离子体质谱，仪器的功率、雾化器流速以及冷却气流速分别为1250W、0.8L/min、15L/min;锥孔直接为1.1.mm的铂锥样品锥;广州济科仪器科技有限公司生产的防腐高效溶样灌;本试验用水主要是利用英国Egla公司的Uitra ionic型超纯水机进行制备的。

2.2试剂及样品

10mg/L的多元素混合标准溶液、1000mg/L的Re单元素标准溶液、国际地质标准物质BCR-2、BHVO2玄武岩、岩叶标准物质花岗岩以及美国地址调查局研制的AGV-2安山岩和GSP-2花岗岩、电子纯HNO3、HF、1000mg/L的Rh氮元素标准溶液。

2.3样品制备

首先称取重量为0.020g烘干后的地质样品，将其置于PEFE内胆中，并加入1.5mL HF和0.5nL HNO3，随后将其进行密封处理，并将其放置在表面涂有PEFE涂层的不锈钢套内，在温度为150℃环境的烘箱中进行烘烤，12小时候取出。将冷却后的内胆去除，并在其中加入0.25mL的HCLO4，将其置于电热板上进行加热蒸发，设定加热板的温度为150摄氏度。在将其加热至近干时，在内胆中加入0.4mL的1.0mg/LRh以及1mL的高纯水和1mL的HNO3，在将其进行密封处理后放回150℃的烘箱中进行6h的回溶处理。最后一步将其内胆去除，加入40mL的聚乙烯瓶中，其次采用高纯水将其稀释至40mL，随后摇匀待测。

3试验结果与讨论

3.1标准曲线以及方法检出限

采用2%HNO3在按照逐级稀释的方法对标准溶液进行稀释，制备0、1.0、5.0、10μg/L标准混合溶液，其标准曲线的相关系数均小于0.999。

该中方法的检测下限为10次连续的试验过程空白，所得测定值3倍标准偏差相当浓度乘以稀释因子所得的分析物浓度，各元素的检测下限都位于0.001――0.622μg/L之间，如下表所示，主要元素Ca、Zr、Nb、Hf、Ta等以及稀土元素的方法检测下限要优于敞口酸溶法。

3.2质谱干扰校正

由于地质样品的多元素测试主要是受到了双电荷离子以及多原子离子的影响，Ba元素的含量较高，所以其产生氧化物和多原子离子对稀土元素存在的较大干扰影响。可以通过测试10mg/L Ba标准溶液的方法，确定出BaO+/Ba+的系数，从而对Sm和Eu的干扰进行校正处理，可以选择Ga作为检测同位素。

4结论

同传统的消解方法相比，采用防腐高效溶样灌进行地质样品消解时有效的解决其之前存在的用酸量大、操作复杂和消解效率低下的问题，并且能够在提升消解效率的基础上进行批量作业。在对Rh Re双内标费准确性定容测试方法应用的过程中，能够有效的对微量元素测量和分析过程中出现的信号漂移进行校正，并且在较少了前期稀释定容工作量的同时对基体效应有着较为明显的补偿作用。因此，建立高效消解的双内标ICP-MS分析法，有着较大的优势特点，能广泛的在地质样品微量元素测试分析中运用。

Efficient test methods of trace elements in geological samples

Ye Chen-liang

（Jiangxi Provincial Bureau of Geo-exploration and Mineral Development，Experiment Laboratory for Geophysics and Geochemistry， Jiangxi Nanchang 330201 PRC）

Abstract：In this paper， prepared by inductively coupled plasma spectroscopy for international geological reference materials in the trace element concentrations were measured， Compared with the previous digestion ， with good compactness ， And its consumption is less acid in the determination process， geological samples can be digested in a short time ， with good digestion efficiency.

Keyword：Geological samples、Trace elements、Determine、Digestion efficiency

参考文献

[1]侯振辉，电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中35种微量元素[J].中国科学技术大学学报，2007（8）：940-944.

[2]毛庆云，地质样品中23个常量元素和微量元素的X射线荧光光谱仪测定[J].齐齐哈尔大学学报：自然科学版，2002（3）：30-32.

[3]高贺凤，电感耦合等离子体质谱法精确测定地质样品中的微量元素镓[J].岩矿测试，2013（5）：709-714.

[4]Craig Taylor Elizabeth Reisman，微波等离子体发射光谱法（MP-AES）测定地质样品中的主量和微量元素[J].中国无机分析化学，2013（B10）：17-19.

[5]李冰，电感耦合等离子体质谱原理和应用[M].北京：地质出版社，2005.

[6]袁洪林，溶液进样和激光等离子体质谱在地球科学中的应用[D].中国地质大学博士学位论文，2002.

[7]章新泉，电感耦合等离子体质谱测定地质样品中多种原元素[J].分析实验室，2005，24（8）：58-61.

[8]康建珍，微量元素进样/ICP-MS体系中的基体效应研究[J].高等学校化学学报，2004（25）：252-255.

[9]刘勇胜，高级变质岩中Zr、Hf、Nb、Ta的ICP-MS准确分析[J].地球科学，2003，28（2）：151-156.

[10]胡圣虹，地质样品中40个微量、痕量、超痕量原色的ICP-MS分析研究[J].地球科学--中国地质大学学报，2000，25（2）：186-190.

[11]张保科，封闭压力盐酸盐酸提取--电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中的多元素[J].岩矿测试，2011（30）：737-744.