曾慶平

（江西省鎢與稀土產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，江西 贛州341000）

在眾多礦土中，數(shù)離子型稀土礦的品性最高，其放射性活度低，在許多產(chǎn)業(yè)中也數(shù)離子型稀土用處廣泛。但一旦涉及到勘探挖掘，就必須要使用硫酸等危險(xiǎn)化學(xué)用品，嚴(yán)重影響到了礦區(qū)附近的土壤層，使得其理化性質(zhì)在一定程度上發(fā)生變性，讓附近的水體和植被等遭受污染，同時(shí)對(duì)于環(huán)境生態(tài)的影響也不可忽視，使得不同物種的生物代謝產(chǎn)生呆滯。所以如何在離子型稀土中，對(duì)金屬元素進(jìn)行有效測定，對(duì)于離子型稀土礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測的影響很大，因此保護(hù)并且修復(fù)土壤對(duì)環(huán)境至關(guān)重要，并在重建的環(huán)境上恢復(fù)植被，讓生態(tài)環(huán)境達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的程度。而有些金屬元素能夠被土壤吸收，并為植物所利用，成為植被成長的養(yǎng)分，這些金屬通常有易于溶解和吸附的特性，并且在自然界中常常以有機(jī)物的形態(tài)出現(xiàn)，而通過對(duì)植物吸收的效率進(jìn)行測定，并不能直接將礦渣中金屬元素的種類分辨出來，而且通過化學(xué)浸提的方法也難以保證精確率，通過間接的對(duì)提取試劑進(jìn)行分析，其中的磷酸鹽和氯化鉀等化學(xué)元素，也會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。而且這些提取方法通常都無法保證結(jié)果準(zhǔn)確，并且所用的時(shí)間很長，研究人員也很難有效提取其中的金屬元素，這些提取方法也都要借助儀器和光譜法，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。因此，傳統(tǒng)的方法在判斷礦渣中金屬元素上十分困難，因此采用ICP-OES 法能夠有效的，將礦渣中的金屬元素檢測出來[1]。

1 實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析

1.1 儀器設(shè)備

法國JY Ultima Expert 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、德國sartorius 電子分析天平、調(diào)溫石墨電熱板、聚四氟乙烯燒杯、容量瓶（50ml、100ml）、不同規(guī)格移液管等實(shí)驗(yàn)室常用玻璃儀器。

試劑：單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（銅、鉛、鋅、鎘1000μg/ml）；鹽酸、硝酸、高氯酸和氫氟酸，優(yōu)級(jí)純；實(shí)驗(yàn)室用水為超純水（18.24MΩ*cm）。

1.2 樣品前處理方式

（1）取適量經(jīng)過風(fēng)干的礦渣檢測試樣，將其中的非土壤部分挑揀出去，使用四分法進(jìn)行采取分樣，使用研磨器具，將樣品處理至細(xì)粉狀，并且經(jīng)過1mm 的過篩器，經(jīng)過樣品的混合攪拌，分成等分等待檢驗(yàn)。

（2）準(zhǔn)確稱取0.1000g（精確至0.0002g）樣品于100ml 聚四氟乙烯燒杯中，用水濕潤后加入5ml 濃硝酸，放在通風(fēng)櫥內(nèi)電熱板上低溫加熱，使樣品初步分解。

（3）待樣品蒸發(fā)至剩5ml 左右時(shí)，加入5ml 氫氟酸，升溫至160℃加熱10min，分解除去硅化合物，為得到良好飛硅效果可適當(dāng)搖動(dòng)燒杯。

（4）加入5ml 高氯酸，升溫至280℃使樣品中有機(jī)碳化物分解，加熱至大量高氯酸白煙冒盡，燒杯中樣品程濕鹽狀，視消解情況，可再補(bǔ)加3ml 濃硝酸、3ml 氫氟酸、1ml 高氯酸，重復(fù)以上消解過程[2]。

（5）取下稍冷，吹少量水清洗燒杯內(nèi)壁，加5ml 鹽酸，溫?zé)崛芙獗锌扇苄詺堅(jiān)?，溶解完全后，取下冷卻，移至100ml 容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻。隨同實(shí)驗(yàn)制備樣品空白，樣品測試結(jié)果減去樣品空白值。

1.3 儀器工作參數(shù)

ICP-OES 分析時(shí)，高頻發(fā)生器功率、等離子體氣流量，霧化氣流量，輔助氣流量和蠕動(dòng)泵速的變化對(duì)分析檢測影響顯著，且各元素的測定最佳條件有稍許區(qū)別，實(shí)驗(yàn)中主要對(duì)這些參數(shù)的調(diào)整，對(duì)譜線強(qiáng)度及信背比進(jìn)行比較，確定儀器工作條件，見下表。

表1 各類儀器工作參數(shù)

1.4 被測元素分析譜線的選擇

元素譜線的選擇是否恰當(dāng)，直接影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，選擇被測元素譜線必須考慮其靈敏度、背景、光譜干擾等因素，本實(shí)驗(yàn)從儀器譜線數(shù)據(jù)庫中調(diào)取Cu、Pb、Zn、Cd 的分析線中靈敏度較高的各數(shù)條，依次用這些譜線繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，綜合觀察每條譜線譜圖、強(qiáng)調(diào)以及干擾情況，選擇靈敏度高、干擾少、檢出限低、線性最好為方法的分析譜線，見下表。

表2 元素分析譜線

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

用上述各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液配成各元素濃度為0mg/L，0.5mg/L，2mg/L，5mg/L，10mg/L，30mg/L，介質(zhì)為5%鹽酸的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的最佳工作條件下對(duì)配制好的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行測量，得到不同濃度各元素標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)值，通過響應(yīng)值繪制各元素校正后標(biāo)準(zhǔn)曲線的擬合方程，如下表所示。

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制過程

由上表可知，各元素校準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均滿足實(shí)驗(yàn)要R ≥0.9990，可進(jìn)行下一步分析。

2 結(jié)果與討論

（1）方法精密度試驗(yàn)：相同工作條件下對(duì)消解后的礦渣1 號(hào)樣品溶液進(jìn)行11 次連續(xù)測定，樣品測量值及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）見下表。

表4 樣品測量值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)

由表可知，測得值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD 在1.81%～2.30%之間，表明方法穩(wěn)定。

（2）方法準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)：目前市面上并沒有對(duì)應(yīng)的離子型稀土礦渣國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，本試驗(yàn)對(duì)三組不同礦渣依本方法消解后試液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)，見下表。

由表5 可知，各元素的加標(biāo)回收率在97.10%～103.75%之間，符合方法的準(zhǔn)確度要求。

表5 三組不同礦樣回收試驗(yàn)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

用實(shí)驗(yàn)方法以及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ICP-OES 法進(jìn)行測定分析，標(biāo)準(zhǔn)偏差的測定結(jié)果，因此其所得結(jié)果，都在標(biāo)準(zhǔn)值域范圍內(nèi)。而許多離子型稀土礦區(qū)土壤樣品，在經(jīng)過浸礦處理后，包括礦中的尾砂堆等其他土質(zhì)的樣本，這些樣本在經(jīng)過兩個(gè)自然雨水淋濾后，其土壤樣品檢測結(jié)果相對(duì)更準(zhǔn)確，然后用ICP-OES法測定離子型稀土礦渣中的Cu、Pb、Zn、Cd，方法簡單、快速、準(zhǔn)確、可靠，測定結(jié)果符合要求。因此，采用ICP-OES 法測定，可以更快得到的溶解液的金屬元素的具體含量，并且其檢測方法結(jié)果準(zhǔn)確，測定結(jié)果也在要求范圍內(nèi)，其快捷可靠的操作方法，對(duì)未來實(shí)驗(yàn)有很大裨益[3]。

4 結(jié)語

通過對(duì)ICP-OES 法測定離子型稀土礦渣中的銅鉛鋅鎘，可以更快速度建立有效的礦區(qū)環(huán)境監(jiān)測體系，對(duì)礦區(qū)的勘探和開采有重要的促進(jìn)作用。在未來，為了更好的提取樣品，可以采用超聲波等強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)，使得其擾動(dòng)效應(yīng)在高速乳化下得到擴(kuò)散，并且讓樣品的提取速率得到提高，通過測定提取液中的金屬元素，能夠有效分析土壤中所含有金屬元素，簡化了提取流程，使得土壤檢測環(huán)境得到優(yōu)化，同時(shí)對(duì)于離子型稀土礦區(qū)的保護(hù)也有重要作用，達(dá)到修復(fù)土壤環(huán)境的目的，促進(jìn)礦區(qū)植被生長。