电感耦合等离子体质谱法测定岩石、土壤中的铀和钍

2016-10-11莉张廷忠

中国科技信息 2016年17期

关键词：坩埚内标检出限

孙莉张廷忠

1.甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院；2.甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院测试中心

电感耦合等离子体质谱法测定岩石、土壤中的铀和钍

孙莉1，2张廷忠1，2

1.甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院；2.甘肃省有色金属地质勘查局张掖矿产勘查院测试中心

孙莉（1967-）女，甘肃张掖人，岩矿鉴定工程师，主要从事岩石矿物化学成分分析及岩矿鉴定工作。

铀和Th在元素周期表中属于放射性元素，其化学性质活泼，应用前景广泛，除了众所周知的应用于核电反应外，更多见于航天科技及其工农业生产方面。在传统测试方法中，地质样品中的铀通常采用酸溶试样激光荧光法测定，钍则采用碱溶试样偶氮胂三分光光度法测定，这些方法对于大批量样品来说操作程序复杂，检出限较高，且需要分批采用不同方法溶样单独分别测定U和Th，这给批量生产效率与成本带来不便，本法的建立完善了地球化学样品对于U和Th批量规范生产的难度，经由国家一级标准物质与外检样品数据验证，该法简单易操作，准确可行。

实验部分

仪器与试剂

美国Thermo Fisher Qa等离子体质谱仪；同轴雾化器带冷却去氧化雾化室，雾化室温度2℃；

标准Ni采样锥和截取锥； U、Th标准储备液：Q（X）=1000ug/mL，国家标准溶液生产提供，上述标准溶液逐级稀释成U、Th混合工作液（5%王水介质）。

样品的消解

方法一准确称取样品（0.1 000±0.0005）g（粒度≤200 目）于 3 0 mL 聚四氟乙烯坩埚中，少量水润湿，加入 5 mLHNO3、5 mLHF、2mL HClO4，将聚四氟乙烯坩埚置于200℃调温电热板上消解，加热至高氯酸白烟冒尽.取下稍冷，加入5mL（1+1）王水，置于调温电热板低温加热，少量水冲洗坩埚壁，微热10 min至溶液清亮，体积剩余 2～3 mL.取下冷却后将溶液转移至10mL比色管中，用超纯水定容至刻度，摇匀.澄清后，分取上清液2mL于10 mL带塞比色管中，用 HNO3（3+97）稀释至刻度，摇匀，待测。

方法二准确称取样品（0.1 000±0.0005）g（粒度≤200 目）置于5mL瓷坩埚中，分别于坩埚中准确加入K2SO2O7熔剂1.2000 g，用玻璃棒搅拌均匀，定量滤纸擦拭干净后一并放入坩埚中，加盖后放入预热250℃的马弗炉中，盖上炉门，逐步加热至650℃并保持10min，打开炉门，取出冷却，然后慢慢加入2mL（1+1）硫酸于200℃电热板上加热浸提1.5h，冷却后用超纯水定容于25mL比色管中摇匀、静置。同批所带2个样品空白。

内标元素的选择实验

在电感耦合等离子体质谱法（ICP－MS）中常用的内标元素有Rh、In、Bi、Tl、Re等，其选择内标元素的含量应不随分析元素含量的变化而变化，分析线对两条谱线应有相近的电离电位和激发电位，同时在试样中应不含有内标元素或是含量极少可忽略不计的，对含U、Th标准的溶液（20μg/L）进行测定。通过实验验证，考虑到地球化学样品经过此法消解后溶液中含有Tl、Bi、In等元素不能选择为内标元素，而通过大量的实验数据验证，最终确定选择187Re作为U、Th的内标元素。

结果与讨论

样品处理方法的选择

分别采用2.2两种不同的样品处理方法（酸溶与碱熔），分别准确称取国家土壤成分分析标准物质、岩石成分分析标准物质、水系沉积物成分分析标准物质0.1000g，采取187Re作内标经过ICP－MS测定，检测结果见表1。

表1　标准物质不同处理方法的测定结果（10－6）

表2　方法的准确度和精密度

经过表1试验方法验证分析结果得出，方法一测定结果与国家一级标准物质标准值吻合，但样品经过方法二处理结果比标准值高且不稳定，可能是由于酸介质的影响并且加入大量熔剂会引起基体严重不匹配效应（盐分大量增加），同时样品空白值也比较高；这时候分析前需要稀释较大比例进行测定并不可避免产生较大的误差，因此选择方法一作为本法的样品处理方法。

方法的检出限

按2.2方法依次分别测定U和Th的样品试剂空白12次，计算其样品空白标准偏差S；然后再次配置浓度为15ug/L 的U、Th混合纯标准溶液按上述方法测定12次，计算其斜率K，按检出限公式D=3S/K计算得出，U和Th的检出限为分别为0.3μg/L、 0.6 μg/L。

方法的准确度和精密度

按照2.2本方制定的样品分析程序，分别对国家土壤成分分析标准物质、岩石成分分析标准物质、水系沉积物成分分析标准物质各12份进行分析检测，由表2测定结果得出，测定值与标准值吻合，方法准确度高，精密度（RSD%，n=12）在0.88%～3.95%，加标回收率为93.0%～106%。