電感耦合等離子體質譜法測定巖石、土壤中的鈾和釷

孫 莉張廷忠

1.甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院；2.甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院測試中心

電感耦合等離子體質譜法測定巖石、土壤中的鈾和釷

孫 莉1，2張廷忠1，2

1.甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院；2.甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院測試中心

孫莉（1967-）女，甘肅張掖人，巖礦鑒定工程師，主要從事巖石礦物化學成分分析及巖礦鑒定工作。

鈾和Th在元素周期表中屬于放射性元素，其化學性質活潑，應用前景廣泛，除了眾所周知的應用于核電反應外，更多見于航天科技及其工農業生產方面。在傳統測試方法中，地質樣品中的鈾通常采用酸溶試樣激光熒光法測定，釷則采用堿溶試樣偶氮胂三分光光度法測定，這些方法對于大批量樣品來說操作程序復雜，檢出限較高，且需要分批采用不同方法溶樣單獨分別測定U和Th，這給批量生產效率與成本帶來不便，本法的建立完善了地球化學樣品對于U和Th批量規范生產的難度，經由國家一級標準物質與外檢樣品數據驗證，該法簡單易操作，準確可行。

實驗部分

儀器與試劑

美國Thermo Fisher Qa等離子體質譜儀；同軸霧化器帶冷卻去氧化霧化室，霧化室溫度2℃；

標準Ni采樣錐和截取錐； U、Th標準儲備液：Q（X）=1000ug/mL，國家標準溶液生產提供，上述標準溶液逐級稀釋成U、Th混合工作液（5%王水介質）。

樣品的消解

方法一 準確稱取樣品（0.1 000±0.0005）g（粒度≤200 目）于 3 0 mL 聚四氟乙烯坩堝中，少量水潤濕，加入 5 mLHNO3、5 mLHF、2mL HClO4，將聚四氟乙烯坩堝置于200℃調溫電熱板上消解，加熱至高氯酸白煙冒盡.取下稍冷，加入5mL（1+1）王水，置于調溫電熱板低溫加熱，少量水沖洗坩堝壁，微熱10 min至溶液清亮，體積剩余 2～3 mL.取下冷卻后將溶液轉移至10mL比色管中，用超純水定容至刻度，搖勻.澄清后，分取上清液2mL于10 mL帶塞比色管中，用 HNO3（3+97）稀釋至刻度，搖勻，待測。

方法二準確稱取樣品（0.1 000±0.0005）g（粒度≤200 目）置于5mL瓷坩堝中，分別于坩堝中準確加入K2SO2O7熔劑1.2000 g，用玻璃棒攪拌均勻，定量濾紙擦拭干凈后一并放入坩堝中，加蓋后放入預熱250℃的馬弗爐中，蓋上爐門，逐步加熱至650℃并保持10min，打開爐門，取出冷卻，然后慢慢加入2mL（1+1）硫酸于200℃電熱板上加熱浸提1.5h，冷卻后用超純水定容于25mL比色管中搖勻、靜置。同批所帶2個樣品空白。

內標元素的選擇實驗

在電感耦合等離子體質譜法（ICP－MS）中常用的內標元素有Rh、In、Bi、Tl、Re等，其選擇內標元素的含量應不隨分析元素含量的變化而變化，分析線對兩條譜線應有相近的電離電位和激發電位，同時在試樣中應不含有內標元素或是含量極少可忽略不計的，對含U、Th標準的溶液（20μg/L）進行測定。通過實驗驗證，考慮到地球化學樣品經過此法消解后溶液中含有Tl、Bi、In等元素不能選擇為內標元素，而通過大量的實驗數據驗證，最終確定選擇187Re作為U、Th的內標元素。

結果與討論

樣品處理方法的選擇

分別采用2.2兩種不同的樣品處理方法（酸溶與堿熔），分別準確稱取國家土壤成分分析標準物質、巖石成分分析標準物質、水系沉積物成分分析標準物質0.1000g，采取187Re作內標經過ICP－MS測定，檢測結果見表1。

表1　標準物質不同處理方法的測定結果（10－6）

表2　方法的準確度和精密度

經過表1試驗方法驗證分析結果得出，方法一測定結果與國家一級標準物質標準值吻合，但樣品經過方法二處理結果比標準值高且不穩定，可能是由于酸介質的影響并且加入大量熔劑會引起基體嚴重不匹配效應（鹽分大量增加），同時樣品空白值也比較高；這時候分析前需要稀釋較大比例進行測定并不可避免產生較大的誤差，因此選擇方法一作為本法的樣品處理方法。

方法的檢出限

按2.2方法依次分別測定U和Th的樣品試劑空白12次，計算其樣品空白標準偏差S；然后再次配置濃度為15ug/L 的U、Th混合純標準溶液按上述方法測定12次，計算其斜率K，按檢出限公式D=3S/K計算得出，U和Th的檢出限為分別為0.3μg/L、 0.6 μg/L。

方法的準確度和精密度

按照2.2本方制定的樣品分析程序，分別對國家土壤成分分析標準物質、巖石成分分析標準物質、水系沉積物成分分析標準物質各12份進行分析檢測，由表2測定結果得出，測定值與標準值吻合，方法準確度高，精密度（RSD%，n=12）在0.88%～3.95%，加標回收率為93.0%～106%。

結語

實驗結果表明，本方法采用電感耦合等離子體質譜法測定巖石、土壤中的鈾和釷簡單易行，方法檢出限低，準確度與精密度高，完全可以滿足地球化學樣品中鈾和釷的測量要求，尤其適合大批量巖石、土壤樣品的分析檢測。