賈 鵬，張 霞

（甘肅省有色地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院測(cè)試中心，甘肅 天水 741020）

近些年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)于巖石、礦物研究重視程度增加，元素地球化學(xué)有了快速發(fā)展，通過(guò)分析巖礦中元素組成可以判定地層情況，能夠有效追蹤物源。ICP-AES法（電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法）具有較強(qiáng)的抗干擾性能以及較高的精度，具有較低的檢出限，所以在地質(zhì)分析方面已經(jīng)成為了非常重要的分析方式。通過(guò)ICP-AES法能夠有效測(cè)定巖礦中17種金屬元素，包括K、Na、Ca、Mg、Sr、Ba、Mn、Cu、Fe、Al、Ni、Li、Co、V、Zn、Ti、Cr等，在測(cè)定過(guò)程中可以快速消解巖石樣品，非常適合用于分析基體成分復(fù)雜的巖石礦物[1]。

1 ICP-AES法測(cè)定巖礦樣品金屬元素實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析

1.1 所用儀器的工作條件

儀器工作條件如表1所示。

表1 儀器工作條件

1.2 樣品的前處理分析

取適量典型的巖礦樣品將其粉碎，過(guò)100目尼龍篩之后選取一定量置于烘箱中，在105℃的條件下烘2小時(shí)～3小時(shí)，取出后放于干燥器中自然冷卻到室溫備用。實(shí)驗(yàn)樣品的處理：稱取0.1g樣品放置于聚四氟乙烯燒杯中，先加入約1ml去離子水將樣品潤(rùn)濕后緩慢加入10mL王水將樣品稀釋搖勻。之后向其中加入2mL氫氟酸并在130℃的環(huán)境中加熱約4小時(shí)，之后向其中加入約1mL高氯酸并升溫到200℃，在高氯酸冒出明顯的白煙之后向其中加入2mL硝酸溶液后持續(xù)進(jìn)行加熱，樣品完全溶解之后停止加熱，冷卻之后將其移到10mL的比色管當(dāng)中，之后加水將其稀釋到標(biāo)線。另外，采用同樣的方式實(shí)施樣品空白試驗(yàn)，用于后續(xù)結(jié)果分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析討論

2.1 儀器設(shè)備工作參數(shù)的設(shè)定

第一，分析線。相對(duì)于化學(xué)方式獲得的火焰來(lái)說(shuō)，通過(guò)ICP光源可以獲得更高的溫度，同時(shí)具有較高的激發(fā)能量以及大量的發(fā)射譜線，所以各種金屬元素分析譜線多少都會(huì)受到相應(yīng)干擾。因此一定要充分考慮到相應(yīng)影響因素，包括響應(yīng)信號(hào)、共存元素等等，所以要采用具有較好的峰形、較好干擾以及較高靈敏度的譜線當(dāng)作測(cè)定元素當(dāng)作分析線。

第二，射頻功率分析。從相應(yīng)資料可知，絕大多數(shù)元素譜線強(qiáng)度都會(huì)隨著射頻功率的增加而上升，但是不同元素上升的幅度有所差異，如圖1所示。例如Ca、Co、Ni等元素激發(fā)相對(duì)困難，這些元素響應(yīng)值會(huì)隨著功率增加而發(fā)生較大程度的上升，所以一定要充分考量到較大功率造成的干擾，所以可以設(shè)定射頻功率在750W～1300W范圍內(nèi)。而K、Ca、Li等元素響應(yīng)值隨著功率增加不會(huì)有較大變化，所以可采用較低的功率。

圖1 各種元素射頻功率和強(qiáng)度關(guān)系

第三，霧化氣流量分析。霧化氣流量的數(shù)值對(duì)于相關(guān)因素具有直接影響，包括：霧化氣提升量、霧化效率、霧滴粒徑、氣溶膠停留時(shí)間、中心通道溫度以及電子密度等等。為了確定不同元素和霧化氣流量的關(guān)系，可以將流量從0.2L/min逐漸調(diào)節(jié)到1.6L/min。得出的分析結(jié)果為：霧化氣流量在0.2L/min～0.4L/min的范圍內(nèi)效率相對(duì)較低，測(cè)定的17種元素響應(yīng)度不足，很難獲得有效的檢測(cè)效果。而霧化氣流量在0.6L/min～1.6L/min的范圍時(shí)各元素具有較好的響應(yīng)。Co、Cu、Fe、Mg等元素比較難被激發(fā)，隨著霧化氣流量的增加氣溶膠的停留時(shí)間較短，從而造成霧化效率較低，所以響應(yīng)強(qiáng)度出現(xiàn)先上升再下降的情況；而K、Li等相應(yīng)元素響應(yīng)強(qiáng)度會(huì)隨著霧化氣流量增加而增加。

表3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析結(jié)果以及相對(duì)偏差值計(jì)算結(jié)果

2.2 酸度分析

對(duì)巖礦樣品完全消解后可以通過(guò)硝酸進(jìn)行浸泡，可以通過(guò)體積分?jǐn)?shù)在0-10%的硝酸測(cè)定各種金屬元素發(fā)射強(qiáng)度。所得結(jié)果可知，不同酸度對(duì)于響應(yīng)信號(hào)影響不同，其中0%～10%的酸度范圍內(nèi)不會(huì)影響到響應(yīng)信號(hào)情況，而酸度＞30%情況下響應(yīng)信號(hào)下降較為明顯。酸度情況會(huì)對(duì)試樣具有較大影響，酸度過(guò)大會(huì)造成溶液的粘度增加，不但會(huì)影響到霧化的效果，同時(shí)也會(huì)造成儀器設(shè)備的腐蝕；而酸度過(guò)小對(duì)于試樣的浸取是不利的，容易造成某些兩性元素水解沉淀，所以綜合考慮設(shè)定酸度為10%。

2.3 線性方程以及檢出限

為了進(jìn)行有效的ICP分析，可以通過(guò)17種標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液制備成為不同元素質(zhì)量濃度系列化（包括：0、0.4μg/mL、2μg/mL、4μg/mL等）混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，同時(shí)將其酸度調(diào)節(jié)到最佳情況（10%）。分析后通過(guò)不同元素質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、響應(yīng)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)建立相應(yīng)的線性方程。同時(shí)在確保儀器設(shè)備處在最好條件下對(duì)于試劑空白溶液實(shí)施連續(xù)測(cè)定，同時(shí)以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算檢出限，所得相應(yīng)結(jié)果如表2所示。

表2 相應(yīng)系數(shù)及檢出限

Co Y=29640X+414.5 0.999952 0.15 Cu Y=1030000X+2554.7 0.999966 0.27 Fe Y=80260X+1882.2 0.999932 0.006 K Y=955X+6.2 0.999989 0.012 Li Y=37510X-12 0.999989 0.03 Mg Y=94510X+8103 0.999716 0.008 Mn Y=444400X+6619.5 0.999915 0.22 Na Y=5436X+165.6 0.999812 0.15 Ni Y=17860X+152 0.999988 0.15 Sr Y=194500X+1559 0.999992 0.04 V Y=62030X+751.8 0.999950 0.12 Zn Y=245300X+25973.3 0.999507 0.17 Ti Y=1965000X+14890.1 0.999996 0.09 Cr Y=306100X+11929.2 0.999968 0.05

2.4 方法精密度以及準(zhǔn)確度分析

通過(guò)此種方式對(duì)于國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（主要包括GBW07106、GBW07107、GBW07108等）實(shí)施多次分析判定，在此基礎(chǔ)上對(duì)于檢測(cè)結(jié)果相對(duì)誤差以及標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行分析計(jì)算，能夠得出表3所示的結(jié)果。

從表3中能夠得知，測(cè)得的樣品中17種金屬元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差值都在5%以下，同時(shí)所測(cè)值以及標(biāo)準(zhǔn)值的相對(duì)誤差都在±16%范圍內(nèi)。通過(guò)本文所述的消解體系完成巖礦樣品溶解并通過(guò)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定巖礦樣品的17種金屬元素，所用的酸量相對(duì)較少，同時(shí)能夠快速獲得精確度較高的分析檢測(cè)結(jié)果。

3 結(jié)語(yǔ)

ICP-AES法具有較強(qiáng)的抗干擾性能以及較高的精度，具有較低的檢出限，所以在地質(zhì)分析方面已經(jīng)成為了非常重要的分析方式。本文主要闡述了ICP-AES法測(cè)定巖礦樣品17種金屬元素的相關(guān)內(nèi)容，能夠?qū)Φ刭|(zhì)分析提供一定參考和幫助。