ICP-MS测定化探土壤样品中金属元素方法讨论

274
管理及其他
M anagement and other
ICP-MS 测定化探土壤样品中金属元素方法讨论
黄立平，李 赞
（湖南省地质矿产勘查开发局418队，湖南 娄底 417000）
摘 要：
本文重点介绍电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术在地质样品测试中的应用，硝酸-盐酸-氢氟酸-高氯酸混酸电热板消解，稀硝酸介质中同时检测Pb、Zn、Cu、V、Mn、Cr、Cd、Ni、Tl 等多种金属元素，讨论存在的问题及解决办法。

关键词：
电感耦合等离子体质谱；多金属；问题；解决办法中图分类号：O657.31 文献标识码：A 文章编号：
11-5004（2020）02-0274-2收稿日期：
2020-01作者简介：
黄立平，生于1986年，本科，中级，研究方向：地质实验测试。

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和X 射线荧光光谱(XRF)技术是目前地质样品元素分析的主要支撑技术，在地学研究和多目标地质调查中发挥着重要作用。

ICP-MS 以独特的接口技术将杰出的ICP 离子源和质谱仪所具有的灵敏、快速扫描 、干扰较少的优点结合，形成一种元素和同位素分析技术。

该技术以灵敏度高、检出限低、可测定元素多、线性范围宽、可进行同位素分析、应用范围广等优势被公认为最强有力的痕量超痕量无机元素分析技术[1]。

本文用湿法对样品进行消解，ICP-MS 仪器进行测定，取得较好的效果。

1 实验部分
1.1 主要试剂
硝酸、盐酸、分析纯，湖南汇虹试剂有限公司。

高氯酸、氢氟酸、分析纯，成都金山化学试剂有限公司。

1.2 实验仪器
电热板、电子天平、ICP-MS。

1.3 实验方法
称取过200目大小试样0.1000g，置于聚四氟乙烯坩埚中，加水湿润，先后加入5mlHCl，5mlHNO 3，5mlHF，2mlHClO 4，置电热板上，低温开始加热消解，半个小时后将电热板温度调至240度。

至高氯酸烟冒尽后关闭电热板稍冷，加入1+9稀硝酸10ml，加热浸取至溶液沸腾。

同时做空白。

将溶液转移至50ml 试管，定容放置清亮。

1.4 ICPMS 工作条件
ICPMS 参数：射频功率为1550W，雾化室温度控制为2℃，等离子体气流速15L/min，辅助气流速1.0L/min，雾化气流速为
1.0L/min.样品采集参数：驻留时间0.01s，间隔0.1u，测定模式KED。

选取测量质量数及参考内标选择如表1所示。

表1 元素质量数与内标元素选择
元素元素质量数
内标元素Pb 208185Re Zn 66103Rh Cu 65103Rh Ni 60103Rh V 51103Rh Cr 52103Rh Cd 111/114103Rh Tl 205185Re Mn
55
103Rh
2 结果与讨论
2.1 混合标准曲线的配制
配制介质为2%HNO 3的V、Mn、Ni、Cd、Cr、Cu、Pb、Tl 和Zn 元素不同浓度标准溶液于100mL 容量瓶中，配制浓度如表2所示，内标元素Re 和Rh 在线加入，浓度为20μg/L。

表2 混合标准曲线浓度（ug/L）
标1标2标3标4标5标6标7V 09.628.857.6153230384Mn 065.6196383104915742624Pb 0 6.619.839.6105158264Zn 010.230.661.2163244400Cu 06183696144240Ni 0 5.115.330.681.6122204Cr 09.628.857.6153230384Cd 00.240.72 1.44 3.84 5.769.6Tl
1.38
4.14
8.28
22
33.1
55.2
2.2 消解混合酸的选择
地质样品常用分解方法有酸溶分解和熔融分解法。

常用的酸体系主要有氢氟酸分解、盐酸分解、硝酸王水分解、硫酸分解高
氯酸分解等方法[2]。

王水体系，没有加入氢氟酸，矿物晶格无法完全被破坏，晶格包裹的部分无法全部进入溶液使数据偏低[3，4]。

消解之后的残渣需用慢速定量滤纸进行过滤，过程中容易
管理及其他
M anagement and other
引入滤纸跟漏斗污染及造成样品的损失。

盐酸加硝酸加氢氟酸
体系能很好的消解样品，但是有机质无法消解完全，消解后样品
呈黑棕色。

本文提出用盐酸加硝酸加氢氟酸加高氯酸混合酸来
消解，能得到满意的消解效果。

表3 不同酸体系消解效果
编号酸体系分解后样品状态
1王水有未分解硅残渣
2王水+氢氟酸无残渣，样品黑色
3盐酸+硝酸+氢氟酸+高氯酸分解完全，样品清亮
3 结论
（1）ICP-MS检出限低、线性范围宽、抗干扰能力较强，可多
元素同时快速测定，在土壤重金属分析中具有优势。

（2）针对含有有机质，硅含量高，复杂成分地质样品，提出
（上接273页）
3 金矿爆破减震技术措施及其应用
3.1 常规性减震技术及其应用
（1）确定合理的炮孔超深hc值。

超深孔h c是金矿台阶的深孔爆破中非常重要的参数，是指钻孔超过台阶底盘高度时的孔深。

根据经验公式：h c=（0.15-0.35）W底部，其中h c是超深，m。

W底是框架电阻线，m。

当岩石较软时，取较小的值。

当岩石坚硬时，取较大的值。

掌高的标准化监控是控制超深度以减少爆破振动的基本点。

应及时处理采场中的地下室和第二层平台等质量问题，以确保地板平坦且标高正常。

另外，对于已经形成的爆炸区域，爆破孔前排的最大深度不应小于加压量，否则，必须采取措施修理爆破孔以确保爆破孔的深度。

该孔符合要求。

（2）确定合理的孔网参数。

生产金矿时，生产金网参数时要解决的主要问题是线距b和孔距a的值。

孔网的参数太大，在爆破区域的中心容易产生大块，在底部容易产生球形冠。

对于随后引爆的爆破孔，爆破孔的实际超深值必须变大，从而产生强烈的爆破振动效果。

近年来，国内外大多数金矿都采用了长距离爆破技术。

根据经验，在每个喷砂孔的载荷面积S基本不变的条件下，适当减小行距以增加孔距并增加邻近度。

该系数可以提高爆破质量。

（3）确定合理的炸药单耗。

有很多因素会影响单位炸药的消耗，包括岩石的炸药特性，炸药的类型，自由表面条件，起爆方法和块的要求。

炸药的合理单位消耗量通常需要通过实验或长期生产实践进行验证。

只要增加单位消耗，就不需要相应地提高喷砂质量。

相反，它只能压碎矿石和岩石，增加爆炸能量，并将其转换为地震波能量，从而引起爆炸灾难。

相反，炸药的单位消费量相对较小。

形成了一系列爆破质量问题，例如大块，地基和地基。

挡土墙。

另一方面，它也可能引起强烈的地震作用。

3.2 专业性减震技术及其应用
（1）地震波反相叠加减震技术。

如果电荷较大，则振动速度将较大，并且地震线干扰将更加严重。

由稍微延迟的起爆装药或爆破孔形成的地震波的第一波可以叠加在由第一次起爆形成的地震波的主冲击波上。

当相位相同时，原始主冲击的振幅将更大，并且振动速度将增加。

如果遇到第一个引爆地震波的尾波，也会发生相同的叠加现象，这将增加振幅，同时引起主地震相区域的扩大，从而延长了持续时间并增加了破坏。

如果正确选择了两个弹药筒或两排爆破孔之间的毫秒时间差，则第一个弹药筒爆炸后形成的地震波的尾端将在短时间内衰减，第二个弹药筒将再次爆炸。

在第一个波形中，这些波形不重叠，这确实在分散剂量和降低地震速度中起作用。

另外，当适当选择两个药筒或两排爆破孔之间的起爆时间差时，甚至可以叠加具有相反相位的地震波形，从而进一步减小了爆破振动的影响。

（2）异步分区起爆与大规模干扰降震技术。

这项新技术的本质是将一个较大的爆炸区域对称地分为两个，四个，六个……爆炸区域。

炸药孔的数量，装药量和对称位置的岩性基本相同。

应靠近斜坡。

根据合理的异步分布时间间隔Δt，依次爆破每个爆炸区域对称位置处的爆破孔部分，也就是说，整个爆炸区域将在后部产生地震波干扰。

基本原理，即在对称位置之后产生干扰的原理是，以一定间隔产生的同一波在爆炸区域后面的地震测量点处具有干扰，而在后中心线处的干扰最大。

每个爆破孔爆炸后，在地震点处测量的波形，幅度和相位都不同。

此外，段的类型，同一段中的孔数，每个孔的雷管数，延迟的相对分散以及实际的延迟开始间隔都会影响波形。

因此，来自对称位置的干扰是大规模减少干扰的必要条件。

这里的关键是对称分区的合理性及其启动延迟Δt。

4 结语
爆破地震效应及其工程应用的研究是一个非常复杂的课题。

实际项目的抗震评估应考虑爆破振动速度，频率和持续时间等因素。

影响爆破振动的因素很多，爆破振动的各种减振技术措施对减振效果的重视程度不同。

为了控制生产过程中的爆破振动，必须充分考虑各种因素，并且必须采用各种减震技术来保护相邻建筑物。

参考文献
[1] 何健浩.金矿控制爆破与综合降震技术措施及应用效果[J].西部资源.2001
（1）：1-3.
了盐酸-硝酸－氢氟酸-高氯酸作为消解的混合酸体系，2%的硝酸介质，能很好的消除消解不完全带来的干扰，且测定质控样各元素值全部在容许误差内，消解效果较好。

（3）每批次样品带空白，来消除不同消解温度带来的误差。

混合酸消解－ICPMS同时检测土壤标准物质中的V、Mn、Ni、Cd、Cr、Cu、Pb、Tl和Zn元素，各元素分析结果均在保证值范围内，具有较好的准确度，精密度良好。

参考文献
[1] 李冰,周剑雄,詹秀春.无机多元素现代仪器分析技术[J].地质学报，2011，11
第85卷1879-1880.
[2] 尹明,李家熙,等.岩石矿物分析[M].（第四版）第一分册2011.02，202-205.
[3] 迟伟伟,徐蕾.土壤中重金属样品的前处理研究现状[J].广州化工，2018，
46(2):16-18.
[4] 林丛宾.硝酸－氢氟酸微波消解－ICPMS测定土壤铜、锌、镉、铅[J].广州化
工，2019，47(3):90-91.
275。