孫 莉張廷忠

1.甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院；2.甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院測試中心

電感耦合等離子體質(zhì)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(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院；2.甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)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(zhì)活潑，應(yīng)用前景廣泛，除了眾所周知的應(yīng)用于核電反應(yīng)外，更多見于航天科技及其工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面。在傳統(tǒng)測試方法中，地質(zhì)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(fù)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(chǎn)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(guī)范生產(chǎn)的難度，經(jīng)由國家一級標準物質(zhì)與外檢樣品數(shù)據(jù)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(zhì)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(chǎn)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(zhì)）。

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(diào)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(diào)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(zhuǎn)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(yù)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(nèi)標元素的選擇實驗

在電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP－MS）中常用的內(nèi)標元素有Rh、In、Bi、Tl、Re等，其選擇內(nèi)標元素的含量應(yīng)不隨分析元素含量的變化而變化，分析線對兩條譜線應(yīng)有相近的電離電位和激發(fā)電位，同時在試樣中應(yīng)不含有內(nèi)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(jīng)過此法消解后溶液中含有Tl、Bi、In等元素不能選擇為內(nèi)標元素，而通過大量的實驗數(shù)據(jù)驗證，最終確定選擇187Re作為U、Th的內(nèi)標元素。

結(jié)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(zhì)、巖石成分分析標準物質(zhì)、水系沉積物成分分析標準物質(zhì)0.1000g，采取187Re作內(nèi)標經(jīng)過ICP－MS測定，檢測結(jié)果見表1。

表1　標準物質(zhì)不同處理方法的測定結(jié)果（10－6）

表2　方法的準確度和精密度

經(jīng)過表1試驗方法驗證分析結(jié)果得出，方法一測定結(jié)果與國家一級標準物質(zhì)標準值吻合，但樣品經(jīng)過方法二處理結(jié)果比標準值高且不穩(wěn)定，可能是由于酸介質(zhì)的影響并且加入大量熔劑會引起基體嚴重不匹配效應(yīng)（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(chǎn)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(zhì)、巖石成分分析標準物質(zhì)、水系沉積物成分分析標準物質(zhì)各12份進行分析檢測，由表2測定結(jié)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(jié)語

實驗結(jié)果表明，本方法采用電感耦合等離子體質(zhì)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。