2024年3月27日发(作者：佳能g11相机说明书)

ICP-MS法测试地质样品的前处理研究

赵文志;张元;杜少文;张兵兵;李树坤

【摘 要】In this paper,the standard substance ESS2,ESS3 and ESS4 were

simultaneously digested by electric heating plate driving acid

method,airtight digestion method and microwave digestion method,The

contents of 7 elements,Bi,Cd,Co,Cu,Ni,Pb and Zn,were determined by ICP-

MS,and the digestion effects of the three methods are

result shows:The detection limits of three digestion methods were 0.008～

0.391,0.014～0.353,0.011～0.347μg·g-1,all of which had higher detection

capability;The accuracy of the determination of 7 elements was less than

0.1,and the relative standard deviation was lower than 10％,so it has a

good detection limit,accuracy and precision.%本文采用电热板消解法、密闭

消解法及微波消解法消解标准物质ESS2、ESS3和ESS4,用ICP-MS分别测定Bi、

Cd、Co、Cu、Ni、Pb和Zn 7种元素的含量,对3种方法的消解效果进行比较.结

果表明:3种方法的检出限分别为0.008 ～ 0.391,0.014 ～ 0.353,0.011 ～

0.347μg·g-1,均具有较高检出能力;测定7种元素的准确度结果均小于0.1,相对标

准偏差均低于10％,具有很好的检出限、准确度及精密度.

【期刊名称】《化学工程师》

【年(卷),期】2018(032)002

【总页数】4页(P25-28)

【关键词】ICP-MS;电热板赶酸;密闭消解;微波消解

【作 者】赵文志;张元;杜少文;张兵兵;李树坤

【作者单位】中国人民武装警察部队黄金第三支队化验室,黑龙江哈尔滨150039;

中国人民武装警察部队黄金第三支队化验室,黑龙江哈尔滨150039;中国人民武装

警察部队黄金第三支队化验室,黑龙江哈尔滨150039;中国人民武装警察部队黄金

第三支队化验室,黑龙江哈尔滨150039;中国人民武装警察部队黄金第三支队化验

室,黑龙江哈尔滨150039

【正文语种】中 文

【中图分类】O657.63

地质样品具有多样性的特点，其中耐酸性能较好，一般很难对其消解，地质样品的

测试需要和实际样品的特质相结合，从而选择合适的测试方法，并且能够在一定程

度上减少试验过程中所产生的污染物，弱化其对生态环境的破坏，还可以减少成本

的投入，从而更加高效、便捷的达到测试目的。本文采用电热板消解、密闭消解及

微波消解3种前处理方法消解国家标准物质E SS系列 [1-5]，用ICP-MS检测Bi、

Cd、Co、Cu、Ni、Pb、Zn 的含量，对比其检出限、准确度及精密度，比较3种

消解方法对测定结果的影响，微波消解的准确度和精密度最好，但一次消解的样品

数较少，不能满足大批次测试的要求，电热板消解重现性相对较差，但一次消解样

品数量多，适用于大批量样品分析；本文验证了电热板消解在实际工作中的可行性，

电热板消解测定的结果可靠，数据可以采用，能满足分析质量的要求。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

X Serie sⅡICP-MS（T hermofi s her，美国）；超纯水（18.2MΩ·cm-1）；HC

l、HN O3均为优级纯，高纯 A r（质量分数＞99.99%）；

仪器调试组合溶液ρ（B）=1n g·m L-1，介质2%HN O3，B=Ba，Be，Bi，Ce，

Co，In，Li，Ni，Pb，U；

标准溶液配制：本试验均采用与试样同时制备的国家一级标准物质 G SS27，G

SS4，G SS22，G S D-5a，G S D-3a，G S D-9，G S D-14，G S D-10作为标

准物质溶液。

1.2 仪器工作参数的选择

仪器工作参数主要考察了射频功率、等离子气流速、雾化气流速、辅助气流速、获

取时间、采样深度等因素对强度的影响。按照能够使检测信号强度最大，相对标准

偏差（RS D）最小的原则进行优化。在ICP-MS测定中，射频功率选为

1300W[6]。最佳仪器参数见表1。

表1 ICP-MS仪器工作条件（ICP-MSXSeriesⅡ）Tab.1 Working conditions of

ICP-MS（ICP-MSXSeriesⅡ）仪器工作参数 数据获取参数I C P功率/W 1300

扫描方式 跳峰冷却气（A r）流量/L·min-1 13.5 点数/质量峰 3辅助器（A r）

流量/L·min-1 0.75 停留时间m s/点 10雾化器（A r）流量/L·min-1 0.85 扫

描次数/样品 50取样锥（Ni）孔径/mm 1.0 总测量时间/s 60截取锥（Ni）孔

径 /mm 0.7

1.3 样品前处理

1.3.1 电热板消解基本步骤 称取样品0.1000g，置于聚四氟乙烯坩埚中，分别加

入5m LHN O3、5m LH F和1m L HC l O4，将坩埚置于电热板升温至160℃加

热1h，调节温度至210℃加热6h，然后将温度降至150℃，趁热加入 5m L 王水

（1+1），加热 15min，等至溶液清亮后冷却，将溶液倒入25m L比色管中，用

超纯水定容。移取1m L于比色管中，用3%的HN O3稀释至10m L，摇匀后上

机测试。随同试验做2份空白[7-9]。

1.3.2 密闭消解操作步骤 称取样品0.1000g置于密闭消解罐中的聚四氟乙烯内衬

中，分别加入4m L HN O3和4m LHF，将其置于控温箱中调节温度至180℃加

热6h。冷却后，将内衬置于电热板上蒸干，用1m LHN O3浸提，将溶液倒入

25m L比色管中，用超纯水定容，移取1m L于比色管中，用3%的硝酸稀释至

10m L，摇匀后上机测试。随同试验做2份空白[10，11]。

1.3.3 微波消解法操作步骤 称取样品0.1000g于消解罐中，分别加入3m LHN

O3、2m LH2O2及1m LHF，预消解1h后将其放入至微波消解仪内，调节温度

至120℃消解5min，升温至180℃消解30min。消解完毕后赶酸、用超纯水定容

至25m L。移取1m L于比色管中，用3%的硝酸稀释至10m L，摇匀后上机测试。

随同试验做2份空白[12，13]。

2 结果与讨论

2.1 方法检出限比较

在选定的实验条件下，对试剂空白溶液连续测定12次，计算其标准偏差，以3倍

标准偏差计算待测元素的检出限，其结果见表2。

表2 3种消解方式下ICP-MS测定的方法检出限Tab.2 Detection limit of ICP-

MS by three digestion methods?元CCCPZN B素 bn du o i i

0000000电标偏.......0001100热86 00232准差5230563板0703037

赶酸检（消出L0003321 D1069759）解限5891591

0000000标偏.......0001110密021014 0准差6417317闭3707737 消

检（0000000解.......出L0003331 D1165134 ）限 9433143 0000000

标偏.......0001010微14 00209准差6348855波7770777 消检

（0000000解.......出L0003231 D2172943）限0144677

由表2可见，3种前处理方法的测定结果分别为 0.008～0.391，0.014～0.353，

0.011～0.347μg·g-1；其中电热板消解的Bi、Cd和Pb检出限最低，密闭消解的

Co检出限最低，微波消解的Cu、Ni和Zn检出限最低；同时比较各元素的检出

限，3种前处理均是Cd的检出限最低，电热板消解和密闭消解时Cu的检出限最

高，微波消解时Pb的检出限最高。3种前处理方法均具有较好的检出能力。

2.2 准确度和精密度比较

对3种前处理方法的标准样品溶液进行12重复测定，测定结果见表3。

表3 3种消解方式下ICP-MS测定的准确度和精密度Tab.3 Accuracy and

precision of ICP-MS determination under three digestion methodsICP-MS

测定值元素 标样 标准值 电热板赶酸消解 密闭消解 微波消解平均值 △logC

RS D% 平均值 △logC RS D% 平均值 △logC RS D%Bi G SS-2 0.380 0.383

0.003 4.777 0.384 0.005 3.064 0.383 0.004 3.039 G SS-3 0.170 0.177

0.017 7.663 0.174 0.011 5.296 0.173 0.006 5.094 G SS-4 1.040 1.013 -

0.012 4.082 1.013 -0.012 2.360 1.033 -0.003 2.909 Cd G SS-2 0.071

0.067 -0.024 2.806 0.068 -0.020 2.485 0.070 -0.007 2.536 G SS-3 0.060

0.055 -0.038 4.049 0.055 -0.036 3.749 0.057 -0.026 1.946 G SS-4 0.350

0.308 -0.055 3.621 0.308 -0.056 6.461 0.328 -0.029 4.892 Co G SS-2

8.700 8.558 -0.007 5.931 8.908 0.010 5.401 8.850 0.007 4.790 G SS-3

5.500 5.200 -0.024 9.238 5.417 -0.007 6.571 5.308 -0.015 6.461 G SS-4

22.000 22.692 0.013 9.659 21.767 -0.005 7.802 21.867 -0.003 5.238

Cu G SS-2 16.300 16.208 -0.002 5.421 16.367 0.002 4.675 16.325

0.001 3.530 G SS-3 11.400 11.373 -0.001 9.799 11.599 0.008 7.579

11.550 0.006 6.55 G SS-4 40.000 40.325 0.004 5.931 40.883 0.009

3.782 40.308 0.003 2.768 Ni G SS-2 19.400 20.267 0.019 7.164 19.983

0.013 5.306 20.250 0.019 4.603 G SS-3 12.000 12.300 0.011 9.341

12.342 0.012 5.702 11.900 -0.004 6.02 G SS-4 64.000 62.558 -0.010

6.623 62.292 -0.012 3.275 64.508 0.003 2.276 Pb G SS-2 20.000

19.242 -0.017 4.320 21.325 0.028 6.658 21.367 0.029 6.827 G SS-3

26.000 24.733 -0.022 3.521 26.125 0.002 6.093 26.508 0.008 4.65 G

SS-4 58.000 54.983 -0.023 3.359 59.450 0.011 4.51 57.325 -0.005

4.338 Zn G SS-2 42.000 40.892 -0.012 4.290 41.900 -0.001 3.513

41.750 -0.003 3.938 G SS-3 31.000 31.867 0.012 6.366 31.900 0.012

4.836 31.050 0.001 4.035 G SS-4 210.000 206.283 -0.008 5.255

211.208 0.002 4.49 210.57 0.001 4.007

测定结果表明，3种方法的测定值均满足要求，元素的化学性质不同，采用不同消

解方法时，测试结果有所差异。密闭消解和微波消解测定的Cd、Cu值整体偏低，

可能是由于消解时元素的溶出率较高，导致其他元素对Cd、Cu的测定产生较大

干扰。电热板消解的Pb值偏低，可能是由于消解时形成的PbCl2挥发，导致测

定结果偏低[14]。

本文采用△logC来衡量元素测定的准确度，3种前处理方法的测定值和标准值基本

保持一致，其中微波消解的准确度最好，其次是密闭消解，其结果均小于0.1，这

表明3种方法均适用于上述7种元素的测定。3种消解方法测定上述7种元素的

相对标准偏差均低于10%，均具有较好的精密度，总体上微波消解要优于密闭消

解和电热板消解，其次为密闭消解。但电热板消解测定上述7种元素其精密度仍

满足规范要求。

2.3 方法可操作性比较

微波消解具有消解完全，消解时间短、加热均匀的特点，但是一次消解的样品数量

较少，不能满足大批次测试的要求[15]；密闭消解具有一定的危险性，转移时酸的

残留量较大，对人的危害较大。电热板消解虽然重现性相对较差，但是一次消解样

品数量多，消解成本和仪器设备要求要低于微波消解和密闭消解，能够满足大批量

样品分析。

为了验证电热板消解在实际工作中的可行性，对40个批次的样品插入标准物质G

SS22作为监控样作出质量监控图。以50个样品作为一批，插入至少1个标准物

质作为监控样作出质量监控图，每批次带有监控样的测定值如果均落在上下控制线

之内，则表明测定结果可信，数据可用；如果结果落在上下控制线之外，则表明测

定值不可信，数据不可用。由图1可以看出，监控样的测定值大多数落在中心线

附近并且所有数据都落在控制线之内，说明电热板消解能够满足测试质量的要求。

图1 七种元素的质量控制图Fig.1 Quality control chart of seven elements

3 结论

在本文中，采用了电热板消解、密封消解及微波消解 3 种方法测定了 Bi、Cd、Co、

Cu、Ni、Pb 和 Zn 7种元素的含量，3种方法消解标准样品的测定值与标准值基

本一致，准确度结果均小于0.1，相对标准偏差均低于10%，具有很好的检出限、

准确度和精密度；验证了电热板消解在实际工作中的可行性，通过质量监控图得出

结论，电热板消解测定的结果可信，数据可用，能够满足分析质量的要求。

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