電感耦合等離子體質譜法同時測定地質樣品中鎘、鍺、鈷研究

王 婷

（中國建筑材料工業地質勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130000）

在三稀元素中，鎘、鍺屬于分散元素。近年來，我國高度重視三稀元素資源，并強調應借助有效手段，確保能夠在地質樣品中，完成鎘、鍺測定工作，而鈷屬于分析元素。鎘、鍺、鈷含量相對較低，但是一旦與土壤、水相接觸，將會產生污染，進而對人類健康威脅嚴重。因此，落實鎘、鍺、鈷含量工作十分重要。

1 實驗背景

就目前而言，針對地質樣品而言，為有效保障鎘元素測定工作，需要選擇有效消解體系，并配合使用微波消解法，確保樣品得到有效處理，并得到準確的測定數據。總體而言，體質譜法應用在行業中較為常見，可有效完成鎘元素測定工作，雖然該方法應用相對較為簡單，但是運行效率相對較低，不僅涉及到大量三酸、四酸的使用，還會進一步增加廢液的出現，對實驗人員身體健康十分不利。同時，該方法還能夠應用到鍺元素測定工作中，在樣品前，需要應用氫氟酸-硝酸-高氯酸-磷酸作為消解體系，完成消解工作，但是同樣存在大量四酸用量的情況，在增加成本的同時，還具有一定的危害性。該方法同樣適用于鈷元素測定工作，經消解處理后，即可獲取測定結果，雖然具有良好的檢測效率，但是存在檢出限不足的問題。由此可見，針對鎘、鍺、鈷元素測定工作而言，往往需要采取多種分析方法，并且樣品前處理工作也具有一定的復雜性，要求行業應進一步加大對該方法檢測效率的研究力度。近年來，相關研究發現，在應用該體質譜法的同時，合理選擇相應的混合溶液，并為樣品提供溶解處理，建立在有效驅酸操作基礎上，可進行復溶提取，可有效完成鎘、鍺、鈷元素測定工作，并且測定準確率較高，有利于減少對實驗人員的危害。

2 實驗

2.1 實驗儀器

本文使用儀器包括體質譜儀、分析天平等，結合實驗需求，還需要另外配置干燥箱、鈦合金熔樣罐等。在本文研究中，針對多元素混合標準溶液，其質量濃度設置應控制在100μg/ml。所有巖石成分分析標準物質編號前綴均為GBW，其中，花崗巖編號為07103，安山巖編號為07104，玄武巖編號為07105，石英砂巖編號為07106，頁巖編號為07107，泥質灰巖編號為07108。另外根據實驗需求，準備了足量的硝酸、氫氟酸。調諧液質量濃度為1μg/L。要求應做好高純氬氣純度控制，具體在99%以下。通過直接野外采集，可得到相應的地質樣品，本文以去離子水作為研究全過程用水。

2.2 實驗溶液

取適量硝酸、氫氟酸，經3：1的比例方式，在均勻混合處理后，可形成硝酸-氫氟酸混合溶液，為后續溶液工作使用。取適量濃硝酸、水，具體劑量可控制在100ml，同樣進行混合均勻，形成硝酸溶液，為后續使用。應用多元素混合標準溶液，確定劑量為5ml，放入容量瓶中，定容處理后搖勻，生成鎘、鍺、鈷混合標準使用液，最終實驗劑量為1μg/ml。取10該溶液放入到容量瓶中，并使用硝酸溶液（5%）完成定容處理，當觀察到溶液達到容量瓶標線后，經過搖勻處理，可得到鎘、鍺、鈷混合標準使用液A，具體劑量為0.1μg/ml。取10ml該溶液放入到容量瓶中，并應用與上文相同劑量的硝酸溶液完成定容處理，當溶液達到容量瓶標線后，搖勻后可得到鎘、鍺、鈷混合標準使用液B，具體計量為0.01μg/ml。系列鎘標準工作溶液的獲取步驟如下：取不同劑量標準使用液B，包括0.0、0.1、0.3、0.5、0.8、1.0ml，將其分別放置在不同的容量瓶中，使用硝酸溶液完成定容處理，硝酸溶液應保持劑量在5%，獲取鎘含量，并進一步生成不同劑量的系列鎘標準工作溶液。系列鍺標準工作溶液獲取步驟：取不同劑量標準使用液A，包括0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0ml，定容處理應用硝酸溶液（5%），搖勻后，可形成不同劑量鍺含量，生成系列鍺標準工作溶液。系列鈷標準工作溶液制作步驟包括：取標準使用液A，劑量包括0.0、5.0、10.0、20.0、30.0、50.0ml，分別放入到相應的容量瓶中，硝酸溶液為5%，以此完成定容處理，搖勻后完成鍺含量配制工作，并進一步形成系列鍺標準工作溶液。

2.3 質譜條件

在本文研究中，要求射頻功率應保持在1250w，輔助、等離子、霧化氣流量分別為0.2L/min、12L/min，1.0L/min，載氣流量以及壓力要求保持在1.13L/min、0.7MPa，樣品提升速度以及泵速應保持在30r/min、0.1ml/min。同時，本文實驗需要合理控制采樣深度，具體要求在9.5mm，并進一步確定重復次數，具體要求達到3次。在時間方面，本文實驗共涉及到三項指標，即單元素積分、沖洗以及穩定時間，要求應分別進行控制，具體指標要求在1.5s、30s、15s[1]。

2.4 樣品處理

取坩堝以及樣品0.05g，放在一起，再次放入混合溶液，予以放置處理，放置時間為30min，將蓋子蓋上，將坩堝整個放入壓力罐，消解處理，時間為12h，在完成消解處理后，降溫處理后，保持壓力罐室溫，取出坩堝，并開啟蓋子，將坩堝放在電熱板上，并保持120℃進行加熱處理，并進一步予以驅酸處理，使溶液體積逐漸下降到1ml以下，將濃硝酸（1ml）加入其中，取出坩堝，在將溶液放入容量瓶中的同時，將用水沖洗完成的殘留沖洗液同樣放入到容量瓶中，定容處理，搖勻后正式進行測試。

3 實驗結果與分析

3.1 儀器工作參數

取元素Be、In、Ce、U，經有效手段，提取調諧液，并以質量數作為分類標準，按照高、中、低形式應用儀器，完成相應的調諧工作，在調諧過程中，可另外使用雙電荷、氧化物，進行干擾操作，并根據儀器標準要求，合理對調諧過程進行調整，確保達到最佳參數值，在優化后，工作參數與質譜條件相一致[2]。

3.2 質譜干擾校正

基于電感耦合等離子體質譜法，質譜、非質譜干擾與檢測結果密切相關。其中，前者具體包括四種干擾方法，而后者具體包括兩種干擾方法。利用質譜干擾，經測量元素同位素，并配合校正方程，可完成相應校正工作。非質譜干擾能夠應用標準加入法，并配合使用內標法，進行相應的校正工作。

測量同位素選擇需要注意避免存在過量干擾元素，同時，干擾機制負責的同位素也不在選擇范圍內，建立在有效同位素選擇基礎上，可改善質譜干擾情況?；贑d測定，干擾元素共兩種，即Zr、Sn，其中，前者與后者分別屬于同量異位素干擾、多原子離子干擾，并且在相比之下，后者具有更加復雜的干擾度，因此，本文最終選擇同位素為74Ge，具有質譜干擾較低的特點，在靈敏度方面優勢顯著。

3.3 線性方程與檢出限

結合上文儀器工作條件，在完成鎘、鍺、鈷標準工作溶液配置后，進行相應的測定工作。分別設置橫坐標、縱坐標為待測元素含量、質譜峰強度，可制作出完整的標準工作曲線，并進一步便于工作人員進行線性方程計算，獲取相關系數。

樣品共進行2次測試，方法檢出限為三倍標準偏差下的濃度值。表1為鎘、鍺、鈷各項參數。

表1 鎘、鍺、鈷各項參數

結合表1，鎘含量范圍在0.00～0.11μg/g，鍺含量范圍在0.00～5.02μg/g，鈷含量范圍在0.00～50.10μg/g，三者均與質譜峰強度存在一定的線性關系，并且相關系數均在0.999以上，鎘檢出限為0.01μg/g，鍺檢出限為0.02μg/g，鈷檢出限為0.02μg/g。

3.4 精密度試驗

保持工作條件與1.3一致，取樣品GBW07103、GBW07105、GBW07108，完成相應的測定工作，每個樣品均需要經過12次測定，最終獲取相對標準偏差值作為結果，測定結果顯示，偏差值范圍在0.79%～8.45%，體現出該方法的優越性，即在精密度方面優勢顯著。

3.5 準確度試驗

工作條件與1.3保持一致，測定樣品包括GBW07103、07104、07105、07106、07107、07108，經檢測后，結果顯示，通過使用本文測定方法，可有效促進測定值誤差控制，具體控制范圍在10%，總體而言，該方法能夠滿足實驗準確性需求。

4 結論

經有效處理手段，最終獲取到氫氟酸-硝酸混合溶液溶解樣品，對濃縮驅酸進行加熱處理，并借助稀硝酸，經復溶處理后，提取出處理完成的溶液，借助電感耦合等離子體質譜法，可完成鎘、鍺、鈷含量測定工作。通過使用該方法進行樣品檢查，可有效簡化整個處理過程，并進一步提高檢測效率，有利于優化測定準確率、精密度。該方法在批量測定鎘、鍺、鈷含量方面具有較高的優越性。