ICP-MS法测定罗布泊湖盆沉积物中微量元素含量

ICP-MS法测定罗布泊湖盆沉积物中微量元素含量
胡鑫;安登第;迪丽努尔·马力克;李疆;刘玉祥;吉恒莹;朱艳蕾
【摘要】Twenty eight trace elements in the sediment of Lop Nur in different latitude and longitude were tested by ICP-MS. The results showed that the metal contents in the soil profile followed a growing trend from the surface to the bottom. And the essential element P for living body in each sample was very low, and was the lowest on the surface, while was matched in the other four layers. The results will help to understand the ecosystem evolution of Lop Nur drying up after the sediment deposition.%采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法系统测定罗布泊地区不同经纬度土壤样品中28种微量元素的含量.结果发现各金属元素含量在土壤剖面上表现出由表层向底层逐渐增加的趋势；生命体必需元素P的含量在各个样品中含量非常低,其中表层含量最低,其他四个层位含量相当.研究结果将有助于了解罗布泊地区干涸后沉积生态系统演变过程.
【期刊名称】《光谱学与光谱分析》
【年(卷),期】2012(032)006
【总页数】3页(P1674-1676)
【关键词】ICP-MS;罗布泊;微量元素
【作者】胡鑫;安登第;迪丽努尔·马力克;李疆;刘玉祥;吉恒莹;朱艳蕾
【作者单位】新疆师范大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐830054;新疆师范大学生命科学学院,新疆乌鲁木齐830054;新疆师范大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐
830054;新疆师范大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐830054;新疆师范大学化学化
工学院,新疆乌鲁木齐830054;新疆师范大学化学化工学院,新疆乌鲁木齐830054;
新疆师范大学生命科学学院,新疆乌鲁木齐830054
【正文语种】中文
【中图分类】O657.6
自20世纪90年代以来，土壤元素的空间异质性一直是生态学研究的重点问题［1－3］。

土壤金属元素在评价土壤理化性质及生物营养水平方面具有重要作用。

一方面土壤金属元素含量及分布受母质、土壤理化性质、气候、地表覆被以及人类活动的影响；另一方面，土壤金属元素对气候变化和地表覆被变化的响应在一定程度上反映了土壤环境变化对金属元素的影响［4，5］。

但就罗布泊地区没有覆被类
型下土壤金属元素空间异质性的系统研究还未见报道。

干涸的罗布泊是中国西部干旱、脆弱生态环境演变的典型代表，被科学界喻为“中国和亚洲大陆的干旱中心”。

罗布泊地区的环境演变、特别是近代以来的环境演变是干旱地区农耕时代和现代经济发展以来人与自然相处的一个缩影和典型，是人类观察和了解过去全球变化、预测未来生态环境发展趋势的重要窗口。

研究罗布泊干盐湖地区化学元素在沉积地层中的分布和含量变化规律，不仅能够探索它们的来源、物源区及沉积后化学风化程度及元素迁移过程，而且可以用来恢复古气候与环境变化历史。

研究成果将有助于了解盐碱湖泊干涸后沉积物的生态演变过程，对环境荒漠化控制有重要参考价值。

利用电感耦合等离子体质谱（ICP－MS）法具有检出限低，精密度好，线性范围宽，基体效应小，可同时测定多元素的优点［6］，对罗布泊干盐湖金属离子含量进行全面、精确的测定，总结其含量变化的特征，为揭示罗布泊干涸后沉积物的生态演变过程方面的研究提供参考依据。

沿罗布泊湖盆取5个采样点（A：40°07′24.2″N，90°16′06.5″E；B：
40°05′36.1″N，90°15′03.8″E；C：40°04′40.3″N，90°14′18.7″E；D：
40°02′17.1″N，90°14′48.7″E；E：39°58′41.8″N，90°15′31.1″E），做0～
100cm剖面，每20cm为一层各5个层位（分别标记为1，2，3，4，5），采集沉积物样品共25个。

电感耦合等离子体质谱仪（美国热电公司X－Series 2），IRIS－advantage等离子体光谱仪，Milli－Q 超纯水仪（美国Millipore公司）。

ICP－MS仪器的工作参数为仪器全自动优化调谐给出，满足仪器安装标准要求的
灵敏度，背景值，稳定性等各项参数。

实验仪器工作参数如表1和表2。

称取自然风干样品0.100 0g试样于聚四氟乙烯烧杯中，加入10mL HF，5mL HNO3，溶解，待溶液清亮后，再加热到蒸干，加（1＋3）HNO33mL浸取，冷
却到室温后，用1%HNO3定容。

同时做空白溶液。

容量瓶及空白溶液与标准溶液一道，用ICP－MS仪进行测定。

测试结果如表3所示。

通过ICP－MS方法分析了罗布泊湖盆中25个不同样品28种元素含量，元素测定结果见表3。

测试结果表明生命体必须元素P的含量非常低，各采样点表层含量最低，其他四个层位P含量相当。

不同样品的金属元素含量存在着显著差异，但均
在土壤剖面上表现出由表层向底层逐渐增加的趋势。

五个采样点都是表层层位金属元素含量最低。

不同采样点相同层位金属元素含量最高值体现出一定的规律性：表层层位中D处样品，从元素周期表22号元素（Ti）到31号元素（Ga）连续十种元素和Rb，Sr，Cd，Cs，Ba，W，TI，Pb，Bi，Th，U共22种元素含量均为
最高；第二层位Be，23－25，28－30号元素，Cd，W，Pb，Bi共11种元素D 处含量最高；第三层位Be，K和22号元素（Ti）到26号元素（Fe）连续5种元素和Rb，Ba，Th共十种元素C处采样点含量最高；第四层位Be，K，V，Mn，Fe，Cu，Ga，Rb，Mo，Ba，Pb，Bi共12种元素C处含量最高；最底层位Be，
Mg，22号元素（Ti）到28号元素（Ni）连续七种元素Ga，Mo，W，Pb，Bi，Th共15种元素D处含量均为最高。

各采样点微量元素中Ti和Sr的含量相对较高。

其中，Ti含量最高，平均值超过了2×103mg·kg－1；P和In的含量最低，Ca的最大含量也达到了16×104mg·kg－1。

其余23种微量元素的含量都很低，平均值都在10mg·kg－1以下。

从整个序列来看，所有元素的含量随深度的变化
都较为显著；而不同元素含量变化幅度的差异也很明显。

罗布泊地区7月份地面温度可达70℃以上［6］，气温升高，土壤物理、化学风
化作用增强，由于罗布泊地区表层没有植被覆盖，未被植物利用的营养元素保留于矿质土壤中；另一方面，大气中CO2的补偿作用能够使土壤有机质含量增加［7］，利于补充表层土壤中易与有机质络合的金属元素Ca，Fe，Mn，Cu，Zn，Hg，Pb等的含量［8－10］，结合我们的测试结果，表层金属离子含量较其他层位少，推测可能是由于表层有机质含量非常少，大气补偿作用不明显的缘故。

而P 的含量也证明有机体含量少的事实。

微量元素，特别是稀土元素（REE）、高场强元素（HFSE），Cr和Co等，在盐水中的溶解度低，而且在沉积作用过程中很少分异［5］。

尽管一些研究表明物源区岩石的特征可能会受到风化、分选、成岩以及变质作用的影响，但是，这些微量元素的相对稳定性表明它们仍然能够指示物源区性质。

而本论文的测试结果元素周期表中22－31号元素的含量集体出现最高值体现出物源区成分特征。

另一方面，金属元素的分布有可能影响罗布泊极端环境下微生物的分布、种类、数量，金属元素含量与干盐碱湖极端环境下微生物的分布相关性还需要进一步研究。

综上所述，罗布泊干盐湖地区各金属元素含量存在较大的差异，应当加快对含量稳定金属元素与物源间相互关系的研究，以促进罗布泊干涸后生态演变过程方面的研究。

【相关文献】
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