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电感耦合等离子体质谱法测定农产品土壤中痕量稀土元素

倪能 王玉功 和振云 祝建国

倪能, 王玉功, 和振云, 祝建国. 电感耦合等离子体质谱法测定农产品土壤中痕量稀土元素[J]. 分析测试技术与仪器, 2016, 22(1): 42-47. doi: 10.16495/j.1006-3757.2016.01.007
引用本文: 倪能, 王玉功, 和振云, 祝建国. 电感耦合等离子体质谱法测定农产品土壤中痕量稀土元素[J]. 分析测试技术与仪器, 2016, 22(1): 42-47. doi: 10.16495/j.1006-3757.2016.01.007
NI Neng, WANG Yu-gong, HE Zhen-yun, ZHUN Jian-guo. Determination of Trace Rare Earth Elements in Agricultural Soils by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry[J]. Analysis and Testing Technology and Instruments, 2016, 22(1): 42-47. doi: 10.16495/j.1006-3757.2016.01.007
Citation: NI Neng, WANG Yu-gong, HE Zhen-yun, ZHUN Jian-guo. Determination of Trace Rare Earth Elements in Agricultural Soils by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry[J]. Analysis and Testing Technology and Instruments, 2016, 22(1): 42-47. doi: 10.16495/j.1006-3757.2016.01.007

电感耦合等离子体质谱法测定农产品土壤中痕量稀土元素

doi: 10.16495/j.1006-3757.2016.01.007
基金项目: 

甘肃矿产资源勘查与综合利用工程技术研究项目资助 1306FTGA011

详细信息
    作者简介:

    倪能(1974-), 男, 工程师, 主要从事岩石矿物分析研究

    通讯作者:

    王玉功(1973-), 男, 高级工程师, 主要从事岩石矿物分析研究, E-mail: wangyugong586@sohu.com

  • 中图分类号: O657.32

Determination of Trace Rare Earth Elements in Agricultural Soils by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

  • 摘要: 建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定农产品土壤中15个稀土元素的分析方法.研究了溶样体系用量、标准溶液配制、质谱干扰、内标元素的选择.采用HNO3-HF-H2O2体系电热板溶解样品, 稀土元素的溶出率较高.用ICP-MS同时测定土壤中的钇、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥.以Rh、Re双内标在线校正, 有效地降低了信号漂移对分析结果的影响.方法检出限为0.001 2~0.007 1 ng/mL.对实际样品进行连续7次测定, 方法精密度为0.2%~4.7%, 回收率为97%~114%.经国家标准物质验证, 结果与标准值相符.方法弥补了微波消解法的不足, 且快速、准确, 适合于大批量土壤样品分析.
  • 表  1  仪器工作条件

    Table  1.   Working parameters of ICP-MS

    参数 设定值
    RF功率 1250 W
    等离子气流量 15 L/min
    雾化器流量 0.82 L/min
    采样锥 0.5 mm镍锥
    采样深度 7.5 mm
    蠕动泵转速 15 r/min
    扫描方式 跳峰
    积分时间 25 r/min
    总采集时间 50 s
    自动积分 2 s
    重复次数 3
    内标元素 103RH, 185RE
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    表  2  混合标准溶液

    Table  2.   Concentrations of standard solutions

    元素 ρB/(ng/mL)
    标液1 标液2 标液3 标液4 标液5 标液6
    Ce 0.0 40.0 100.0 200.0 400.0 1000.0
    La 0.0 20.0 50.0 100.0 200.0 500.0
    Nd 0.0 10.0 25.0 50.0 100.0 250.0
    Y, Pr 0.0 4.0 10.0 20.0 40.0 100.0
    Eu, Tb, Ho, Tm, Lu 0.0 0.5 1.0 2.0 5.0 10.0
    Yb, Sm, Gd, Er, Dy 0.0 1.0 2.5 5.0 10.0 25.0
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    表  3  检出限及相关指标

    Table  3.   Detection limit and relative index

    稀土元素 内标元素 线性回归方程 相关系数r 检出限/(ng/mL)
    89Y 103Rh A=1.152x+O.602 0.999 8 0.002 5
    139La 103Rh 185Re A=1.139x+0.428 1.000 0 0.005 2
    140Ce 103Rh 185Re A=0.132x+0.021 1.000 0 0.006 0
    141Pr 103Rh 185Re A=1.357x+0.508 1.000 0 0.002 7
    146Nd 103Rh 185Re A=0.235x+0.056 0.999 9 0.007 1
    147Sm 103Rh 185Re A=1.731x+0.256 1.000 0 0.003 8
    153Eu 103Rh 185Re A=1.543x+0.036 1.000 0 0.001 7
    157Gd 103Rh 185Re A=0.674x+0.040 0.999 9 0.004 3
    159Tb 103Rh 185Re A=2.784x+0.378 1.000 0 0.001 5
    163Dy 103Rh 185Re A=2.145x+0.221 0.999 8 0.004 5
    165Ho 103Rh 185Re A=1.019x+0.028 0.999 8 0.001 8
    166Er 103Rh 185Re A=0.794x+0.038 0.999 9 0.001 4
    169Tm 103Rh 185Re A=3.102x+0.258 0.999 9 0.001 2
    172Yb 103Rh 185Re A=1.189x+0.037 0.999 9 0.003 1
    175Lu 103Rh 185Re A=2.186x+0.028 1.000 0 0.001 1
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    表  4  溶样体系用量的选择

    Table  4.   Choice of dosage of acid solution sample system

    溶样体系用量/mL 样品编号 消解液颜色 残渣颜色 消解评价
    1.HNO3(5)-HF(2)-H2O2(0.5)-H2SO4(1) NY-1 黑色浑浊 黑色 不完全
    NY-2 灰色浑浊 灰黑色 不完全
    2.HNO3(5)-HF(5)-H2O2(0.5)-H2SO4(1) NY-1 灰色浑浊 褐色 不完全
    NY-2 灰色清亮 灰色 不完全
    3.HNO3(5)-HF(10)-H2O2(0.5)-H2SO4(1) NY-1 黄色清亮 灰白 完全
    NY-2 黄色清亮 灰白 完全
    4.HNO3(5)-HF(10)-H2SO4(1) NY-1 黄色清亮 灰白 完全
    NY-2 黄色清亮 灰白 完全
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    表  5  本法与微波消解法的比较

    Table  5.   Comparison of features between this method and microwave digestion

    比较项目 微波消解 本法
    消解液的总体积 10 mL 16 mL
    消解时间 2~3 h 3~4 h
    升温速度 10~20 min 0.5~1 h
    消解最高温度 180 ℃ 300 ℃
    同时消解样品的数量 6~8个 48个
    是否需要值守
    是否适用批量样品
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    表  6  各元素精密度及回收率

    Table  6.   Result of precision and recovery

    稀土元素 ρ/(ng/mL) 回收率/% RSD/%
    初始质量浓度 加标质量浓度 检测质量浓度
    89Y 36.3 20.0 55.4 95.5 0.7
    139La 46.1 50.0 98.2 104.2 3.1
    140Ce 95.8 100.0 193.7 97.9 1.2
    141Pr 9.4 10.0 19.6 102.0 4.1
    146Nd 30.9 25.0 55.6 98.8 2.6
    147Sm 5.7 5.0 11.4 114.0 0.2
    153Eu 1.1 1.0 2.05 95.0 3.3
    157Gd 5.8 5.0 10.9 102.0 2.5
    159Tb 0.9 1.0 1.9 100.0 4.7
    163Dy 4.5 5.0 9.4 98.0 0.4
    165Ho 0.9 1.0 1.9 100.0 2.5
    166Er 3.1 5.0 8.2 102.0 3.0
    169Tm 0.4 1.0 1.5 110.0 1.8
    172Yb 2.7 2.5 5.3 104.0 1.9
    175Lu 0.4 0.5 0.9 100.0 3.6
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    表  7  准确度试验

    Table  7.   Accueacy test of method

    元素 标准物质GBW07411 标准物质GBW07457
    ωB/(μg/g) 相对误差RE/% ωB/(μg/g) 相对误差RE/%
    测定质量分数 标准质量分数 测定质量分数 标准质量分数
    89Y 23.4 24.2 3.3 34.6 34.0 1.8
    139La 34.6 32.8 5.5 53.4 50.0 6.8
    140Ce 65.0 66.3 2.0 108.0 107.0 0.9
    141Pr 7.1 7.5 5.3 10.9 11.0 0.9
    146Nd 29.1 27.4 6.2 42.5 43.0 1.2
    147Sm 5.3 5.4 1.8 7.4 7.4 0.0
    153Eu 1.2 1.1 9.1 1.2 1.3 7.7
    157Gd 4.8 4.6 4.4 6.4 6.6 3.0
    159Tb 0.7 0.7 0.0 20.0 19.6 2.0
    163Dy 4.3 4.4 2.3 6.2 6.3 1.6
    165Ho 0.9 0.9 0.0 1.3 1.3 0.0
    166Er 2.5 2.4 4.2 3.8 3.7 2.7
    169Tm 0.4 0.4 0.0 0.6 0.6 0.0
    172Yb 2.3 2.5 8.0 4.7 4.8 2.1
    175Lu 0.4 0.4 0.0 0.6 0.6 0.0
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-11-09
  • 修回日期:  2015-12-09
  • 刊出日期:  2016-03-01

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