曾庆平

（江西省钨与稀土产品质量监督检验中心，江西 赣州341000）

在众多矿土中，数离子型稀土矿的品性最高，其放射性活度低，在许多产业中也数离子型稀土用处广泛。但一旦涉及到勘探挖掘，就必须要使用硫酸等危险化学用品，严重影响到了矿区附近的土壤层，使得其理化性质在一定程度上发生变性，让附近的水体和植被等遭受污染，同时对于环境生态的影响也不可忽视，使得不同物种的生物代谢产生呆滞。所以如何在离子型稀土中，对金属元素进行有效测定，对于离子型稀土矿区环境监测的影响很大，因此保护并且修复土壤对环境至关重要，并在重建的环境上恢复植被，让生态环境达到可持续发展的程度。而有些金属元素能够被土壤吸收，并为植物所利用，成为植被成长的养分，这些金属通常有易于溶解和吸附的特性，并且在自然界中常常以有机物的形态出现，而通过对植物吸收的效率进行测定，并不能直接将矿渣中金属元素的种类分辨出来，而且通过化学浸提的方法也难以保证精确率，通过间接的对提取试剂进行分析，其中的磷酸盐和氯化钾等化学元素，也会对环境产生影响。而且这些提取方法通常都无法保证结果准确，并且所用的时间很长，研究人员也很难有效提取其中的金属元素，这些提取方法也都要借助仪器和光谱法，对结果进行分析。因此，传统的方法在判断矿渣中金属元素上十分困难，因此采用ICP-OES 法能够有效的，将矿渣中的金属元素检测出来[1]。

1 实验与数据分析

1.1 仪器设备

法国JY Ultima Expert 电感耦合等离子体发射光谱仪、德国sartorius 电子分析天平、调温石墨电热板、聚四氟乙烯烧杯、容量瓶（50ml、100ml）、不同规格移液管等实验室常用玻璃仪器。

试剂：单元素标准溶液（铜、铅、锌、镉1000µg/ml）；盐酸、硝酸、高氯酸和氢氟酸，优级纯；实验室用水为超纯水（18.24MΩ*cm）。

1.2 样品前处理方式

（1）取适量经过风干的矿渣检测试样，将其中的非土壤部分挑拣出去，使用四分法进行采取分样，使用研磨器具，将样品处理至细粉状，并且经过1mm 的过筛器，经过样品的混合搅拌，分成等分等待检验。

（2）准确称取0.1000g（精确至0.0002g）样品于100ml 聚四氟乙烯烧杯中，用水湿润后加入5ml 浓硝酸，放在通风橱内电热板上低温加热，使样品初步分解。

（3）待样品蒸发至剩5ml 左右时，加入5ml 氢氟酸，升温至160℃加热10min，分解除去硅化合物，为得到良好飞硅效果可适当摇动烧杯。

（4）加入5ml 高氯酸，升温至280℃使样品中有机碳化物分解，加热至大量高氯酸白烟冒尽，烧杯中样品程湿盐状，视消解情况，可再补加3ml 浓硝酸、3ml 氢氟酸、1ml 高氯酸，重复以上消解过程[2]。

（5）取下稍冷，吹少量水清洗烧杯内壁，加5ml 盐酸，温热溶解杯中可溶性残渣，溶解完全后，取下冷却，移至100ml 容量瓶中，用超纯水定容至刻度线，摇匀。随同实验制备样品空白，样品测试结果减去样品空白值。

1.3 仪器工作参数

ICP-OES 分析时，高频发生器功率、等离子体气流量，雾化气流量，辅助气流量和蠕动泵速的变化对分析检测影响显著，且各元素的测定最佳条件有稍许区别，实验中主要对这些参数的调整，对谱线强度及信背比进行比较，确定仪器工作条件，见下表。

表1 各类仪器工作参数

1.4 被测元素分析谱线的选择

元素谱线的选择是否恰当，直接影响到结果的准确性。因此，选择被测元素谱线必须考虑其灵敏度、背景、光谱干扰等因素，本实验从仪器谱线数据库中调取Cu、Pb、Zn、Cd 的分析线中灵敏度较高的各数条，依次用这些谱线绘制标准曲线，综合观察每条谱线谱图、强调以及干扰情况，选择灵敏度高、干扰少、检出限低、线性最好为方法的分析谱线，见下表。

表2 元素分析谱线

1.5 标准曲线的配制

用上述各元素标准溶液配成各元素浓度为0mg/L，0.5mg/L，2mg/L，5mg/L，10mg/L，30mg/L，介质为5%盐酸的多元素混合标准溶液，在选定的最佳工作条件下对配制好的标准系列溶液进行测量，得到不同浓度各元素标准响应值，通过响应值绘制各元素校正后标准曲线的拟合方程，如下表所示。

表3 标准曲线的配制过程

由上表可知，各元素校准曲线相关系数均满足实验要R ≥0.9990，可进行下一步分析。

2 结果与讨论

（1）方法精密度试验：相同工作条件下对消解后的矿渣1 号样品溶液进行11 次连续测定，样品测量值及相对标准偏差RSD（%）见下表。

表4 样品测量值相对标准

由表可知，测得值的相对标准偏差RSD 在1.81%～2.30%之间，表明方法稳定。

（2）方法准确度实验：目前市面上并没有对应的离子型稀土矿渣国家标准物质，本试验对三组不同矿渣依本方法消解后试液进行加标回收试验，同时进行空白试验，见下表。

由表5 可知，各元素的加标回收率在97.10%～103.75%之间，符合方法的准确度要求。

表5 三组不同矿样回收试验

3 实验结论

用实验方法以及标准物质ICP-OES 法进行测定分析，标准偏差的测定结果，因此其所得结果，都在标准值域范围内。而许多离子型稀土矿区土壤样品，在经过浸矿处理后，包括矿中的尾砂堆等其他土质的样本，这些样本在经过两个自然雨水淋滤后，其土壤样品检测结果相对更准确，然后用ICP-OES法测定离子型稀土矿渣中的Cu、Pb、Zn、Cd，方法简单、快速、准确、可靠，测定结果符合要求。因此，采用ICP-OES 法测定，可以更快得到的溶解液的金属元素的具体含量，并且其检测方法结果准确，测定结果也在要求范围内，其快捷可靠的操作方法，对未来实验有很大裨益[3]。

4 结语

通过对ICP-OES 法测定离子型稀土矿渣中的铜铅锌镉，可以更快速度建立有效的矿区环境监测体系，对矿区的勘探和开采有重要的促进作用。在未来，为了更好的提取样品，可以采用超声波等强烈的机械振动，使得其扰动效应在高速乳化下得到扩散，并且让样品的提取速率得到提高，通过测定提取液中的金属元素，能够有效分析土壤中所含有金属元素，简化了提取流程，使得土壤检测环境得到优化，同时对于离子型稀土矿区的保护也有重要作用，达到修复土壤环境的目的，促进矿区植被生长。