電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定高鐵土壤中的鋁

唐玉霜 蘇衛(wèi)漢 徐洪柳 鄧述培

(湖南省有色地質勘查研究院，長沙410000)

前言

南方大部分地區(qū)分布的土壤是磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤為主的鐵鋁土，即富鋁土。我們知道富鋁土是在熱帶和亞熱帶濕潤氣候條件下，土體中的鋁硅酸鹽礦物受到強烈分解，鹽基不斷淋失，而氧化鐵、鋁在土壤中殘留和聚集所形成的土壤。而且南方富鋁土分布區(qū)的地形以山地丘陵為主，“成土母質”為各種“酸性”和基性巖，并以富鋁風化殼為主。土壤中含有大量鋁的氫氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含鋁的原生和次生礦物風化而釋放大量鋁離子，形成植物可吸收的形態(tài)鋁化合物。植物長期和過量的吸收鋁，會中毒，甚至死亡。因此有必要建立一種快速測定高鐵土壤中鋁含量的方法。

通常經典的化學分析方法測定Al，分析周期長，過程復雜，成本高。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法可同時測定多種元素，具有靈敏度高、干擾少、線性范圍寬、測定速度快等優(yōu)點，廣泛應用于地質樣品、冶金材料等領域[1-6]。

本文采用堿熔再用酸分解樣品，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定高鐵土壤中Al。

1 實驗部分

1.1 儀器及工作條件

7000SERIES ICAP電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(美國賽默飛世爾科技有限公司)，儀器發(fā)射功率1 150 W，輔助氣流量0.5 L/min，霧化器氣體流量0.6 L/min，垂直觀測高度12 mm，樣品沖洗時間15 s，沖洗/分析泵速60 r/min，短波積分時間15 s，長波積分時間6 s。

1.2 試劑

Al標準儲備溶液(1 000 μg/mL)購自標準物質研究中心。氫氧化鈉、鹽酸均為優(yōu)級純，實驗用水為二次去離子水。

1.3 樣品分解

稱取0.1 g(精確至0.000 1 g)試料于5 mL鎳坩堝中，加幾滴乙醇潤濕樣品，放入馬弗爐中低溫烘干，取出冷卻，加入0.5 g氫氧化鈉，置于馬弗爐中，升溫到700 ℃，保溫20 min。取出稍微冷卻，于100 mL燒杯中，用20 mL鹽酸(1+1)浸取。洗干凈坩堝，取出。將浸取液定容于100 mL容量瓶，搖勻。稀釋4倍，待測。

2 結果與討論

2.1 標準曲線線性范圍

考慮到土壤樣品中Al含量在5%以上。配制Al標準系列分為3個濃度范圍，在儀器上分別繪制工作曲線。曲線1)0.00、1.00、2.00、4.00、10.00 μg/mL；曲線2)0.00、10.00、20.00、30.00、40.00 μg/mL；曲線3)0.00、20.00、30.00、40.00、50.00、60.00 μg/mL。在儀器上選取前5條譜線，采取線性擬合方式，得出如表1所示相關系數。

表1 Al測定相關系數

由表1可以看出當Al測定濃度大于10 μg/mL時，Al 167.079 nm譜線產生嚴重的自吸現象，工作曲線開始彎曲。其它4條譜線，當標準溶液濃度配制到50 μg/mL時，工作曲線依然有很好的線性關系。

2.2 高鐵基體干擾情況

參考國家標準物質GSS1-16土壤中Fe含量也很高。Fe 167.074 nm譜線和Al 167.079 nm譜線非常接近，對測定Al會產生嚴重干擾。利用Al單標準系列0.00、20.00、30.00、40.00、50.00、60.00 μg/mL作標準曲線，在50 μg/mL的Al中加入表2所示Fe基體，50 μg/mL的Al實際測得結果見表2。

表2 50 μg/mL Al測定結果

由表2可以得出Fe只對Al的167.079 nm這條譜線測定有干擾，Al 308.215、309.271、396.152 nm譜線都沒有干擾。

2.3 準確度和精密度實驗

結合以上數據，準確稱取0.10 g(精確至0.000 1 g)國家標準物質GSS-1～GSS-5按實驗方法完全消解，定容于100 mL容量瓶中，搖勻，稀釋4倍，使用曲線2)作為工作曲線。每個樣品做5個平行樣測定后，選取Al 309.271 nm譜線的結果，準確度和精密度實驗結果如表3所示。對標準物質測定的相對標準偏差為0.26%～0.75%，重現性良好。

表3 準確度和精密度實驗結果

2.4 樣品分析和結果比對

按照實驗方法測定1～3號土壤樣品中Al，并將測定結果與滴定法的測定結果進行對比。從表4可以看出，ICP-AES法的測定結果與滴定方法無明顯差異。表明用ICP-AES法測定高鐵土壤中Al結果準確。

3 結論

南方大部分地區(qū)分布的土壤為富鋁土。對于高含量的鋁土，傳統的滴定法測量時，干擾因素多，操作復雜，不利于批量的分析測試。采用堿熔再酸化的方式分解樣品，再利用ICP-AES法測定高鐵土壤中的鋁操作簡便，不受高鐵基體的干擾。并且用來測定高鐵土壤中的Al時相對滴定法操作更簡便。

表4 樣品分析結果及不同方法的分析結果比對