有色金属元素分析范文

导语：如何才能写好一篇有色金属元素分析，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：直读光谱仪 有色金属分析 应用

一、关于直读光谱仪及其工作原理

近代光电技术和计算机技术的高速发展，大大提高了光谱分析发展速度。直读光谱分析技术在生产实践中表现出的操作简单，分析快速、结果准确、精度高等特点，使其成为分析化学中重要的仪器分析方法之一，并被广泛应用于钢铁和有色冶金行业炉前快速分析，也成为分析各种常见固体金属材料的一种普及的标准分析方法。

以光电直读光谱仪为例，其采用的是原子发射光谱方法，工作原理是利用电火花的高温使样品中各元素从固态直接气化并被激发而发射出各元素的特征谱线，每种元素发射光谱谱线强度正比于样品中该元素的含量，用光栅分光后，这些元素的特征光谱线通过出射狭缝，射入各自的光电倍增管，光信号变成电信号，经仪器的控制测量系统将电信号积分进行模数转化，然后由计算机处理，打印出各个元素的百分含量。

二、普通有色金属分析法

有色金属在狭义上是指以外的所有金属铁、锰、铬、广义上还包括金属合金。一般有色金属分为轻金属、重金属、贵金属和稀有金属、砷、硼、硒、碲、硅这些金属和非金属元素之间，一般工业生产的范畴也包含在有色金属金属。有色金属的主要方法为分析和原子光谱法、x射线荧光法、扫描隧道法、原子质谱和热重量法。原子光谱法包括发射光谱法（AES），吸收光谱法（AAS）和荧光光谱法，可以做定性和定量分析，分析速度快，检出限低、选择性好。通常用于分析铷、铯等碱金属和镓、铟、铊和稀散金属，也可以分析半金属，但灵敏度较低。发射光谱法的准确性主要是光源的影响，常见的直读光谱仪火花或电弧作为激励源，可以的铁基、铜基、钛和镁基体合金成分分析、有能力的多元素同时检测，用于广泛应用于冶金、铸造、金属加工、机械制造等领域。等离子电感耦合与高端设备（ICP）源，可以产生10000k高温、高灵敏度和检出限，通常为非金属元素分析和跟踪范围的定量分析。吸收光谱和荧光分光光度法主要是精度影响雾化装置主要是雾化的火焰和石墨炉原子单元。火焰原子化已经来了好，和石墨炉原子单元较低的检出限更低。吸收光谱法的元素的选择性好，和更少的干扰。射线荧光法是一种重要的无损分析方法，可以用于分析的动态过程。其良好的再现性、散射线背景强度很小，高灵敏度分析。与原子光谱法、x射线荧光法矩阵的影响较大，可以表面和微量分析，分析影响散射光的元素和荧光效率检测极限时将会增加。根据光的原理不同，分为波长色散x射线荧光光谱仪和能量色散两种。前者主要用于定量分析实验室。后者没有光谱系统，探测器可以接近原位分析的样品，没有高阶衍射光谱干扰；在大多数情况下可以同时测定金属元素内容很容易现场做定性的判断。与X射线管制备技术，半导体检测技术和计算机技术的提高，便携式X射线光谱仪在合金材料标识、废金属回收、矿石勘探，品位控制、宝石鉴定、环境和土壤中重金属的检测等领域有着非常广泛的应用。扫描隧道显微镜方法对材料表面原子分辨率，通常与电子探针、光电子能谱，和俄歇电子能谱分析，分析表面电子分销和能级结构，更多的研究特种合金表面的阶段和催化过程。原子质谱光源和相同的发射光谱法，不仅可以用于超痕量分析，同位素测量、灵敏度最高的和最低检出限。热重分析确定分解组件和灰分，并用于研究高温下的物理和化学反应过程。仪器用于有色金属分析主要是原子发射光谱仪、x射线荧光光谱仪对现场条件分析、原子吸收光谱仪和icp-ms用于定量分析实验室。

三、直读光谱仪在有色金属分析中的应用

（一）原理

光谱分析是一种比较的方法。使用标准样品的标准曲线，根据绘制曲线分析被测量的元素。其工作原理：样品是光源激发，进入射狭缝到达光栅上色散成光谱，对光电倍增管光电流的影响（即光能转化为电能）。通过检测系统，计算机数字模拟转换，测量特征谱线强度，精确计算样品中的每个元素的内容。

（二）分析方法简介

样品经过适当制备后，被固定在激发台的分析架上，它的部分分析表面将显露在电极上方，并且使用分析面密封火花室。发生器（也称为"光"）与电极之间的表面产生周期持续的火花，在孤立的电离原子发射的形式分析与光的特性。在规定的时间内积分，仪器，放电发出的光线转换成积分强度在当前计时器来收集他们的最终值由计算机，然后计算每个元素的浓度。

第一，用预做的工作曲线分析仪器生产厂家提前制作工作曲线的分析根据每个类的实际样品的分析，选择适当的工作曲线分析，分析前必须规范操作，只要标准化成功，就可以进行样品分析。校准样品提供，但必须使用随机配备的设备标样来校正，由于进口样品的标准化是昂贵的，和很难购买到相同的标准样本，将仪器的正常使用麻烦，现在我们根据每个元素的样品在测试内容的范围，选择与被测样品合金系列的范围和内容的每个元素的样品在测试内容广泛的一些国内原型中的每个元素工作曲线工具建立了标准曲线（类型）进行样本分析。

第二，用类型标准工作曲线分析在使用类标曲线时，需要选择合适的分析工作曲线进行分析，并且每班根据实际的分析样品，在分析前必须进行类型标准化校正操作，在进行试样分析的前提是必须要校正成功。同时，也可也可利用内控标（做均匀度检查；工艺接近生产样品；要有准确的含量值）进行日常分析操作必须要进行检查仪器分析准确性。

（三）光谱试样的制备

为了使光谱分析结果更加准确，那么一定要切去试样用切样机（车床）试样的端部的2毫米勿沾污，并且待激发，这样可以，防止试样留有夹杂物。样品制备样品应该均匀，无气孔，无夹渣，具有代表性。所以样品激发前必须进行前处理，这几类合金属于软质样品，必须进行车削表面，车好的表面不能玷污。试样制备完毕要尽快放到仪器上检测，保证表面不被氧化。必须保证试样能够将激发台的激发孔完全覆盖，以保证激发室不漏气，试样的厚度应该保证激发时不被击穿。

参考文献：

[1]韩春蕾.直读光谱仪在有色金属分析中的应用[J].电子世界.2013.02

篇2

关键词：分析检测；有色金属；精密仪器；标准化

随着中国有色金属行业的蓬勃发展，分析检测技术也越来越受到人们的关注，技术和水平也越来越标准化。我们要做好有色金属生产过程的化学分析和检测工作，以基本原理和方法为基础，对金属材料、冶金产品、矿产品、化工产品、再生资源等无机材料成分监测检测，并及时防止遭遇到各种经济、人员和社会损失。

1分析检测的组成

通过化学分析和仪器分析，主要研究分析检测组成的两个重要部分。仪器分析，使用特殊的工具，测试设备中的部件和测试样品相对含量。化学分析，能够促进生产过程的科学管理，能够及时监测和及时有效的反馈有色金属工业生产过程中出现的各种问题。分析检测目的是采用有效，简单的方法和高灵敏度的设备，用于有效成分的样品和有毒有害成分快速测定，并能准确定量分析或定性分析，提供可靠的试验数据[1]。它对有色金属行业生产质量和生产效率有显著影响。

2在有色金属行业中的重要作用

2.1降低耗能，规避材料风险

在有色金属产业生产经营的实际过程中，为了降低成本，增加生产和设备保护，这就需要使用化学检测仪器对能源燃料、化工原料、金属材料等进行分析，以合理比例，降低金属材料和电力不合理损失，提高经济效益。在全球倡导节能减排的背景下，有效的分析检测可以反馈到生产过程和程序中，以减少废品生产，提高产品质量。金属元素分析在国内有色金属领域非常常见。实验室配备一般有原子吸收光谱仪、电位滴定仪、分光光度计、氮氧仪、碳硫仪等各类高精度化学检测仪器。金属材料检测分析范围涉及对黑色金属、有色金属、机械设备及零部件等的机械性能测试、化学分析、物理分析等[2]。

2.2质量控制，提高金属含量运用

完善的质量管理体系对有色金属及稀散元素的原料、矿石、冶金物料的成分分析，以及物理性能检测和产品性能评价。质量控制贯穿到有色金属行业化学分析的各个方面，从样品收集到反应操作，质量测量到成分、品位等，严格按照国家标准、行业标准，对检测仪器进行精密操作。只有化学仪器和化学试剂做到精确分析，生产的产品的质量才会更好，确保产品在使用过程中质量安全。通过分析检测项目，如矿物及再生资源(金属废料)中贵金属的检测、矿石成分分析等适应市场需求的检测技术，来进行矿石元素化验、金属成分分析、矿石品位鉴定等，最终实现有色金属行业产业稳增长、促转型、降本增效[3]。

2.3减少污染，倡导绿色健康

我国有色金属行业所带来的资源和能源的使用数量逐步减少。精矿中的氟和氯不仅会在冶炼过程中腐蚀管道，并且高温煅烧后在大气中会造成污染。大量的污染物，废水、废气、重金属污染等近年来呈现超过环境承载能力的迹象。选矿厂通常使用回流法检测废水中有机物的含量，用药剂分离处理废水分析方法有很多，包括紫外一可见分光光度法、原子吸收光谱法、气相色谱法等，有效利用化学和仪器分析检测技术，将在一定程度上减轻有色金属行业污染。在臭氧氧化等化学分析技术上，最大限度地吸收水中的污染物，实现废水的集中处理。近年来，在有色金属领域治理技术引入土壤治理过程中，为土壤污染治理研究开辟了新途径，如磁分离技术、阴阳离子膜代换法、生物反应器等。减少环境污染倡导绿色化学是共同的呼吁。

3是化学分析与测试的发展现状和趋势

中国有色金属产业的经济水平和科技手段的提升和完善，对于中国目前的发展建设阶段具有重要意义。现阶段化工分析和化学检测作为有色金属行业的重要组成部分，现有问题将直接影响有色金属产业的可持续发展。因此对化学检测技术进行研究和分析，以确定问题，及时响应相应措施，使这些问题在短时间内有效解决。化学分析检测技术具有良好的发展前景，并且逐步与国际接轨。由武昌理工学院崔海容教授负责，组织中国、澳大利亚、美国、日本、巴西、芬兰、智利等国的专家和20多个实验室联合攻关，研制的《铜、铅、锌精矿中氟和氯的测定-离子色谱法》，将是有色金属离子色谱分析领域第一项ISO国际标准。是我国在有色金属矿产领域分析检测国际标准新的突破。与此同时，环境问题也越来越受到社会各界更多的关注，分析检测技术自然成为解决问题的根本手段和迫切需求。更重要的是，它已经成为一个“我最环保”的有色金属行业理性的分析与应用，以促进我国国民经济遵循“绿色”的方向的可持续发展[4]。作为分析检验人员，不仅要熟练地掌握化学工艺操作流程和相关技术指标，扩大知识的广度和深度，还要努力提高自身的专业素养，强化于心外化于行，以科学、求真、严谨的工作态度和饱满的工作激情，把各项工作作为实现自我价值的平台。以忠诚、干净、担当为标准导向，努力提高与时俱进的学习意识，学习新形势、新任务、新要求、新技术。只有通过不断的学习，才能建立开阔的人生格局，才能在遇到瓶颈时知难而上，每一次的精益求精换取的将是无限的财富[5]。

4结语

有色金属与国民经济的发展、人民生活水平的提高息息相关。分析检测技术在有色金属行业中占据着举足轻重的地位。加强化学分析人才队伍的构建，培养高质量、高水平、高标准的分析检验人员，是我们不可推卸的责任。将先进的、世界的有色金属分析检测技术运用到有色金属行业在当前和未来的发展中去，为企业走“创新、协调、绿色、开放、共享”绿色发展保驾护航。

参考文献：

[1]王霞.化工分析在化工生产过程中的作用和地位[J].黑龙江科技信息,2010(19):41-41.

[2]薛荣珍.化学分析检验工作的质量控制保证[J].中国卫生检验杂志,2000(5):118-119.

[3]许芳艳.有色金属材料的光谱仪检测分析[J].中国金属通报,2016）7-0114-2

[4]马冲先,李莎莎,王岩金属材料分析[J].分析试验室,2015(02):104-122.

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[关键字]湘南 酸性 花岗岩 有色金属 矿产 关系

[中图分类号] P57 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-95-1

湘南地区从加里东晚期到燕山晚期，不同期次以及阶段都伴随有中酸性花岗岩类的岩浆活动，所形成的岩体遍布各地，同时形成了成群成带的分布特点。

湘南地区具有丰富的有色金属矿产资源与中酸性花岗岩类密切相关，相应的研究表明，不同时代、不同规模以及产出环境的岩体的强化强度和规模的不同，以及不同成因类型的岩体将具有不同的成矿属性。

1成岩时代与矿产的关系

湘南地区当中金属矿产相关的W，Sn，Pb和Zn等相关的岩体大多为燕山期岩体，而加里东期、印支时期的岩体多不具备矿化的作用。南岭地区的有色金属矿产主要在燕山期形成，而燕山早期是本区有色金属矿产成矿的最为主要的时期，这说明中酸性花岗岩类在形成有色金属矿产过程中要经过一系列的分异以及演化，然而其演化的程度与成矿并无直接的比例关系，也就是演化程度越高并不一定对成矿越有利。

矿化的富集阶段往往是在岩浆经过较强的分异演化之后，在岩浆活动最为活跃以及入侵最广的阶段，初期与演化末期都难以成矿。

2花岗岩成因类型与矿产的关系

根据本地区中酸性花岗岩类物质是来源以及形成的机制，通过与其成矿特点按照相应的方案，本区花岗岩的成因类型可分为转换型以及混合型花岗岩类两种类型。

转化型花岗岩类是该区的主要岩浆岩，数量巨大、分布较广且面积较大，在矿产成因的各个阶段均有产出。以黑云母二长花岗岩、黑云母花岗岩、石英斑岩、花岗斑岩为主。

该地区内的W ，Sn，Mo，Bi、Sb以及Nb，Ta等矿产的形成于该种类型的花岗岩有着密切的联系，同时也能形成大型的Pb，Zn矿床，从而表示出了W ，Sn，Pb和Zn以及其他稀有金属成矿的专属性。

混合型花岗岩类仅仅限于某个地区内部，数量较少，分布面积仅仅占据整个地区花岗岩类的1.4 9/5～1.5，以花岗闪长斑岩、花岗闪长岩为主，同时存在少量的石英斑岩、英安班岩，所行程的矿产主要为Pb，Zn矿，而后为Cu矿，伴随有Au矿。由此说明了Cu，Pb，Zn成矿专属性。

两种不同类型的花岗岩类的成矿专属性不同的特征，其与成矿元素的丰度以及矿化剂的类型和浓度相关，同时也与岩石化学特性密切相关。相关的研究表明，花岗岩的成矿类型与岩浆岩的演化分异程度相关，由此其成矿元素的行为受到氧化状况的控制。

3岩体规模、形态、产状与成矿

大型岩体大多以岩基产生在隆起区域、隆起与坳陷接壤的区域以及坳内褶皱带，同时其延性多转换为酸性花岗岩类。虽然其分布面积占整个区域岩浆岩面积的绝大部分，然而与其相关的矿产地很少，若是大岩体为复式的岩体，由于其由不同期次的小岩体所构成，其演化分异较为彻底，从而便于成矿。

小型的岩体一般以岩株、岩枝以及岩脉的方式产出，并且其在燕山时期集中形成，同时大多受到断裂控制，岩性包括转化型酸性花岗岩类，同时也包括混合中酸性花岗闪长岩类。区域内部大多数有色金属矿产以及全部的稀有金属矿产具有与小岩体的形成相关，包括复式岩体当中不同期次所入侵的小岩体。尤其是面积小于10km的小岩体成矿数量多、质量好、规模大。

转换型花岗岩，由此其一般是大型岩基的枝体，同时其岩浆又为一种结合了液体、熔体以及气体等的综合体，由此呈现出了含气相的液态形式。

岩浆上升的动力本身来源于系统内部高温高密度气体所形成的高压。岩浆在上升侵位之时需要占据一定的空间。而这种类型的空间在地层中并未首先预留，必须依靠自身的力量挤占。而该种形式将导致地层当中的原始裂隙缩小，导致矿物颗粒变形甚至产生整体的塑性变形，降低了孔隙度。然而在这整个过程当中，其气相以及液相热流体将向外逃逸，正是由于小岩体周围存在的高逃逸的势能，由此使岩浆房当中所包含的矿产以及含有溶矿剂的气液体成分通过小岩体持续向外逃逸。那么成矿金属元素由于其离子的半径较大，在持续逃逸过程中将逐渐落伍，并且在成矿反应的范围内部，成矿元素的离子浓度越来越高，相应的化学反应平衡向着成矿的方向运行，同时在热流体的搬运能力降低部位进行富集以及沉淀。该种热流体的搬运能力突降处，也大多为流向改变之处。由此可了解到，岩体的产生状况与矿体的空间产出位置有着密切的联系。

湘南地区的有色金属矿产不仅仅与岩体的规模相关，同时也在一定程度上受到岩体的形态以及产生状况的影响和控制。矿床在成矿岩体当中以及其周围的分布状况是不均衡的。有色金属尤其是金属硫化物矿床的矿体，由此其空间分布位置以及产出形状均受到岩体接触形态的影响，并且其形成过程中具有一定的规律：在水平方向或者垂直方向上，岩体向上内弯的部位是成矿的有利部位；在超过45度的陡倾斜或者缓倾斜的平滑接触地带对成矿不利，缓倾斜的波状接触带之弧形弯曲地段往往是矿化较为富集的地段。

参考文献

[1] 胡新发，周春仙，艾国栋. 湘南地区成矿特征及其找矿前景分析[J]. 湖南有色金属. 2006（02） .

[2] 资柏忠，侯茂松，廖茂忠. 湘南花岗岩体稀有稀土元素成矿地质特征的初步认识[J]. 华南地质与矿产. 2007（01） .

[3] 姚军明，华仁民，屈文俊，戚华文，林锦富，杜安道. 湘南黄沙坪铅锌钨钼多金属矿床辉钼矿的Re-Os同位素定年及其意义[J]. 中国科学（D辑：地球科学）. 2007（04） .

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关键词：氨水 煤燃烧 烟气 重金属 吸收能力

中图分类号：X830.2 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—065—02

1 引言

煤炭产业带动着国民经济的迅速发展，是我国经济发展不可或缺的重要渠道。燃煤烟气中除含有主、次量元素外，还含有多种痕量金属元素，如：Mn，Pb，Ni，Ba，Sr，Hg，Cr，As，Se等，其中部分元素属于有毒重金属元素。氨水作为常见的化学试剂，可以与酸反应生成铵盐，也可以作为金属的络合剂，还对烟气中颗粒物具有扑集作用，可以实现CO2和SOx、NOx的一体化脱除。例如采用氨法进行脱硫脱硝脱CO2的应用。近年来，不少专家学者热衷于燃煤烟气中金属元素的检测与研究。例如，于伟等采用连续气体采样和冷原子荧光分光光度计直接分析测定的方法，研究出配制模拟燃煤烟气中元素汞的在线测试方法；洪艳等总结出汞的去除主要有燃烧前、中、后脱汞三种方法；李剑锋尝试在烟气除尘装置之后，采用改性的金属氧化物为催化剂，提高零价汞被人为加入的HCl氧化的速率；刘晶等在一维煤粉燃烧炉台架上采用EPA推荐的Ontario Hydro方法，测量出燃烧不同煤种排放的烟气中汞的形态分布情况。本实验拟采用氨水吸收法，重点研究氨水对重金属污染物进行一体化吸收。

2 实验部分

2.1 实验仪器及药品

实验仪器：24小时恒温自动连续空气采样器，型号HY—1，青岛恒达智能仪器有限公司；哈希水质分析仪，型号DR/890，美国；电感耦合等离子体发射光谱（ICP—AES）原子发射仪，DRE，美国Leeman公司；移液枪；移液管；采样瓶；容量瓶；量筒等。

实验药品：工业纯氨水，分析纯，沈阳化学试剂厂；锌、钠、镁、铝、钼、镍、硒、铁、镉、铅、砷、汞、铬，分析纯，国家有色金属及电子材料分析中心。

2.2 实验方法

本实验在燃煤烟气CO2脱除实验台上进行，实验的关键在于采样点位置的确定以及烟气采样条件的控制。采用5%、7.5%、10%、11.25%、15%、21%六种浓度梯度的氨水作为吸收液，在24小时恒温自动连续空气采样器上进行烟气采样，每次样品量50mL，采样时间约为1h，采样温度约为28℃，瞬时流量约为0.3L/min，累计流量约为18L。然后对吸收后的溶液采用哈希水质分析仪和电感耦合等离子体发射光谱（ICP—AES）原子发射仪进行离子分析。最终通过实验数据对比分析氨水对重金属的吸收能力，找到氨水吸收重金属的最佳浓度，开发具有自主知识产权的燃煤电站多种污染物一体化脱除技术。

2.3 实验工况

本实验设备采用国家电站燃烧工程技术研究中心的燃煤烟气CO2脱除试验台。设备长7m，宽2.5m，高6m；占地面积17.5m2；耗费资金约60万元；可有有效处理燃煤烟气800m3/h；炉温1100℃—1300℃；采样点温度50℃；采样点风量11000m3/h；进口处烟气21%；出口处烟气15%；采样点距离除尘装置40—50m，距离烟气出口40—50m。

3 结果与讨论

3.1 5 %氨水对烟气中重金属元素的吸收

5%氨水是准确量取21%氨水母液20mL转移至100ml的容量瓶内定容而成。用其对烟气进行吸收，然后将吸收后的溶液采用ICP—AES法进行测量，结果显示5%氨水对燃煤烟气中金属元素的吸收量普遍较低，其中对钠、硒、砷的吸收量相对较多，超过了0.01Mg/L气，对镁、铝、铅的吸收量不到0.01Mg/L气，对铁、汞的吸收量为零。出现这种结果的原因可能是5%氨水浓度太低，含氨量较少，对重金属的吸收能力不明显。

3.2 11.25 %氨水对烟气中重金属元素的吸收

11.25%氨水也是以21%氨水作为母液加蒸馏水配制而成，用其对烟气进行吸收，得到锌、钠、镁、铝、钼、镍、铁、硒、镉、铅、砷、汞、铬13种金属元素的吸收值，结果见图1。

由图1可知，11.25%氨水可以吸出少量的铁和汞。出现此种结果的原因可能是11.25%氨水中含有3.75%的NH4HCO3，NH4HCO3属于两性物质，对酸性离子和碱性离子都有吸收作用，提高了氨水的吸收性能。

3.3 21 %氨水对烟气中重金属元素的吸收

21%氨水是用377.4mL 26.5 %的工业氨水转移至500ml容量瓶中定容而成的，其吸收烟气中各金属（吸收值单位：Mg/L）的结果见图2。

由图2可知，21% 氨水对硒、砷的吸收量超过了0.2Mg/L气，对镁的吸收量超过了0. 1Mg/L气，对铁的吸收量都超过了0.0 1Mg/L气，对汞的吸收量超过了0. 001Mg/L气，与前两种浓度相比较吸收能力大大增强。出现这种结果的原因可能是21% 的氨水纯度较高，成分比较复杂，有利于其对重金属元素的总体吸收。

4 结论

（1）通过对工业氨水进行不同浓度的稀释后对烟气进行吸收，实验结果显示氨水浓度越高，对烟气中金属元素的吸收性能越好，即吸收性能5%氨水

（2）11.25%和21%氨水对烟气中13种金属离子均有吸收作用，且吸收含量随浓度的增加而增加。但21%氨水具有较大的挥发强度，致使实验进行的难度较大。因此，得出11.25%氨水是吸收重金属元素的最佳浓度。

（3）本实验以氨水为吸收载体，实现对燃煤烟气中重金属污染物的脱除。通过一系列数据显示，氨法用于燃煤烟气中重金属污染物的去除有一定的应用价值，是实现烟气污染物脱除的全新途径。

（资助项目：燃煤烟气中CO2及重金属污染物联合脱除技术，项目编号：LS2010154；沈阳师范大学大学生课题，编号：20111600010398）

参考文献：

[1] 于伟，张侠，杨旭，等.燃煤烟气中元素汞的快速检测方法研究[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2010（03）：405—406.

[2] 洪艳，潘红，曾青.燃煤烟气中汞的控制技术[A].中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集（下卷）[C].2006（05）：299—301.

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[关键词]地质；土壤；重金属；污染；污染治理

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）22-0286-01

土壤重金属污染是指土壤中重金属过量累积引起的污染[1]。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。重金属难以在生态系统中转化、处理，并通过食物链层层传递最终在人体内积累，严重危害人类健康[2-3]。

1.土壤重金属污染的来源

土壤重金属污染存在大气、污水、固体废物、农药化肥等多种来源，不同来源的污染治理方法也存在明显差异。我国土壤重金属污染来源主要有以下几种：

1）大气沉降。冶金、重化工等工业过程会产生含有重金属的粉尘或气体排放到空气中，通过自然沉降和降水污染土壤。

2）污水污染。工业、生活污水如果未经处理就进行排放，将携带铅、铜等重金属元素进入河流或地下水中，影响人类、牲畜、农作物安全用水。

3）固体废弃物。生活、医疗、工业产生的固体废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗，重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤、水体扩散。

4）农用物资。农药、化肥和地膜长期不合理施用，导致土壤重金属污染。高毒农药含有铜和锌等重金属元素，一旦喷洒到农作物上难以转化、处理，造成粮食、水果重金属超标，造成食品不安全。

2.土壤重金属污染的地质因素分析

我国的南北方地理区域气候、经济发展差异，土壤地形、地质差异，将导致土壤重金属污染呈现地质因素特性。具体分析如下：

1）南北方差异

从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方。我国南方地区经济较发达，尤其是有色金属产业、外贸加工业较为集中，导致土壤重金属超标严重。镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。

2）耕地土壤污染特点

耕地土壤污染主要由于含有重金属的农资使用、工矿企业重金属排放物迁移污染，并且前者具有全国普遍性，这主要因为我国农药、地膜安全标准较低所致。根据统计，我国耕地土壤重金属超标率超过1/5，主要污染物为砷、铜、汞、铅、铬等，并且呈现污染程度逐渐加剧的趋势。

3）酸碱地质差异

我国热带、亚热带地区，广泛分布着各种红色或黄色土壤的酸性土壤。南方土壤受到气高温高、强降雨量影响，pH一般低于6，较强的酸性土壤对铜、锌等金属元素具有天然的吸附能力。而我国北方地区多呈现盐碱地质。不同酸碱度土壤对重金属元素的吸附能力也不相同。

4）矿山矿区差异

我国中南地区分布较多的金属矿山，由于采矿长流程、大滞后、多变量耦合工艺的影响，导致矿山不同区域土壤具有差异的重金属污染特性，因此需要针对不同矿区进行有针对性的分析，以标定重金属污染元素以及量级程度。不同矿区的污染程度、重金属元素具有明显差异。

3.基于地质因素考虑的土壤重金属污染治理方案

1）农药污染土壤的治理

对于农药、化肥、地膜等农资污染的耕地土壤可以采用热脱附技术进行治理以提高土壤的自我更新能力，保持土壤的活性。在采用该技术时需要控制两个参数指标即加热温度和保持时间以控制污染物在不同相之间的迁移转变，尤其是将重金属通过蒸发、排放、冷凝、剔除等处理至达标后进行无危害转移与安全排放，以避免土壤的二次污染。

2）盐碱土壤污染治理

在盐碱地的耕作过程中，利用粉垄螺旋钻头设置底层粉垄暗沟系统，利用天然降水的下渗运动，使土壤中的盐分下沉，并借助粉垄土壤疏松在氧气、微生物等作用下，使土壤中的部分盐分下移，增加了微生物对重金属、有机污染物等的吸着和转化。

3）土壤污染的固化稳定处理

土壤污染的固化稳定处理其原理为削弱土壤金属元素的迁移扩散能力，避免重金属污染的传递与二次污染以降低其危害，消除其对生态环境的进一步影响。需要指出的是该技术并不是消除重金属，而是隔绝其对其它环境的影响。图1显示固化稳定化处理在土壤修复治理方案中使用率达到22.2%。

4）酸性土壤的治理特点

酸性土壤对重金属元素的易污染程度由高到低依次为As Ni Pb Cu Cd Zn Cr Hg，空间分布不均匀程度由大到小依次为Cd As Pb Zn Cu Cr Ni Hg。Cd的含量与pH值呈正相，As的含量与F的含量呈正相关性，Cr、Hg的含量与F的含量呈负相关性，Cr、Cd的含量与海拔高度呈正相关性，Cu与As、Cu与Ni、Hg与Cr呈正相关性，Zn与Pb、As与Ni呈负相关性。

5）矿区污染土壤的治理特点

针对金属矿区土壤污染特性，有针对性的对其Zn、Pb、Cd、Cu和As等金属元素进行吸收、转化与格力处理。并且，根据矿山不同区位的污染程度设定不同等级的重金属处理标准，在有限污染处理成本的前提下实现矿山土壤综合治理的最优化效果。可见，针对矿区污染土壤的特点需要设计有针对性的处理方案。

4.结论

土壤重金属污染严重危害人类健康，且其污染治理受到污染源多样化、异质性影响存在较大难度，因此该课题受到国内外广泛关注。针对不同地质因素重金属污染的形式存在差异这一特点，提出基于地质因素考虑的土壤重金属污染治理方案。所提方案对开展土壤重金属治理工作具有借鉴意义。

参考文献

[1] 徐龙君，袁智.土壤重金属污染及修复技术[J].环境科学与管理.2006（08）.

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[关键词] 桂枝茯苓胶囊；电感耦合等离子质谱；微波消解；元素分析

桂枝茯苓胶囊源自汉代名医张仲景的《金匮要略》，具有活血、化瘀、消散结之功效。临床上常用于卵巢囊肿、子宫内膜异位症、子宫肌瘤、痛经等妇科血瘀证的治疗[1]，目前已经完成美国FDAⅡ期临床实验。它是由桂枝、茯苓、牡丹皮、白芍、桃仁5味中药组成。近年来随着相关研究的广泛开展，中药材中的无机元素对人类健康的作用已引起广泛的关注，有研究[2-4]指出中药材所含某些微量元素的对疾病的治疗起着积极的作用，如锂（Li）元素对神经紊乱症和糖尿病起到一定的治疗作用；铬（Cr）元素可协助胰岛素发挥作用，防止动脉硬化；镍（Ni）可以治疗头痛、神经病和失眠；钴（Co）对蛋白素质、脂肪代谢具有重要的作用；锶（Sr）具有抗癌功效等。与此同时，环境污染的愈发严重导致中药材中某些有害元素含量超标，严重危害人类的身体健康，而且中药的有害元素[包括铍（Be）、铝（Al）、镓（Ga）、镉（Cd）、锑（Sb）、汞（Hg）、铊（Tl）、铅（Pb）等]超标是影响中药国际化的重要因素。因此建立针对中药材中多种元素的准确灵敏、可靠的检测方法具有十分重要的意义。电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）灵敏度高、专属性强、分析效率高，被广泛用于中药元素分析[5]。本文基于ICP-MS建立了桂枝茯苓胶囊成品及药材中包括有益元素、重金属及有害元素在内的24种元素的分析方法，保证桂枝茯苓胶囊生产中药材的安全使用的同时，又可对其所含人体必需的微量元素及有益元素进行分析。

1 材料

NexION 300 电感耦合等离子体质谱仪；Mars高压微波消解仪（美国CEM公司） ；硝酸（优级纯，500 mL，南京化学试剂有限公司）；水为经Millipore Milli-Q水处理系统处理后的去离子水。金单元素标准溶液（1 g・L-1，100 mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号12616-1）；Hg单元素标准溶液（1 g・L-1，100 mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号12664 ）；铟（In）单元素标准溶液（1 g・L-1，100 mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号129100）；锗（Ge）单元素标准溶液（1 g・L-1，100 mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心，批号12910）；灌木枝叶（地矿部物化探研究所提供，批号06074）；桂枝茯苓胶囊（江苏康缘药业股份有限公司）；牡丹皮药材（产地安徽亳州）；桃仁药材（产地山西）；桂枝药材（产地广西）；茯苓药材（产地湖北）；白芍药材（产地安徽亳州）。

2 方法与结果

2.1 实验条件

主要仪器工作参数：载气流量1.01 L・min-1；等离子体RF功率1.5 kW；脉冲电压1 050 V；工作模式KED模式；模拟阶段电压-1 800 V；脉冲阶段电压1 050 V；蠕动泵转数20 r・min-1。

2.2 样品处理

取样品粉末约0.5 g，精密称定，置消解罐内，加硝酸10 mL，待气泡散尽，置微波消解仪内进行消解（功率1 600 W，25 min内升至185 ℃，持续25 min后自动降温）。消解完全后取出，待蒸气挥尽后，转入100 mL量瓶中，用水洗消解罐并转入量瓶，加入金单元素标准溶液（1 mg・L-1）200 μL，加水定容至刻度，摇匀即得。除不加金单元素标准溶液外，其余同法制备试剂空白溶液。

2.3 标准溶液的配制

2.3.1 标准溶液的配制 精密量取多单元标准溶液，用0.5%硝酸溶液稀释制成每1 mL含单个元素为0.5，1，2.5，5，10，25，50，100，125，200，500 ng系列浓度的标准溶液。另精密量取Hg单元素标准溶液，用0.5%硝酸溶液稀释制成每1 mL含汞0.2，0.5，1，2，5 ng的溶液（现用现配，配制时加入1 mg・L-1金元素标准溶液200 μL）。

2.3.2 内标溶液的配制 精密量取Ge，In铟单元素标准溶液适量，用水稀释制成每1 mL各含1 μg的混合溶液，即得。

2.3.3 测定法 测元素Li，Be，硼（B），钛（Ti），镁（Mg），铝（Al），钒（V），Cr，锰（Mn），Co，铁（Fe），Ni，铜（Cu），锌（Zn），Ga，砷（As），Sr，Cd，锡（Sn），Sb，钡（Ba），Hg，Tl，Pb；其中质量数小于100的元素（Li，Be，V，Cr，Co，Ni，Cu，Ga，As，Sr）以Ge作为内标，Cd，Sn，Sb，Ba，Hg，Tl，Pb以In作为内标。

仪器的内标进样管在仪器分析工作过程中始终插入内标溶液中，依次将仪器的样品管插入各个浓度的对照品溶液中进行测定（浓度依次递增），以测量值（3次读数的平均值）为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。将仪器的样品管插入供试品溶液中进行测定。从标准曲线上计算得相应的浓度。

2.4 方法学验证

2.4.1 线性及检测限 在上述实验条件下对系列标准溶液进行测试，仪器自动绘制标准曲线，线性相关系数在0.999 3～1.000。所得的线性结果见表1。

2.4.2 精密度试验 选取多单元素标准溶液及Hg单元素标准溶液，选择低质量浓度（2 μg・L-1）和高质量浓度（50 μg・L-1）（Hg质量浓度为1 μg・L-1）标准溶液重复进样6次，记录测量值。结果显示，低浓度精密度RSD在0.90%～5.4%，高浓度精密度RSD在0.48%～2.5%。

2.4.3 重复性试验 取桂枝茯苓胶囊、喷干粉、桃仁药材粗粉、白芍药材粗粉、桂枝粗粉、茯苓粗粉、牡丹皮粗粉约0.5 g，精密称定，按供试品溶液制备方法制备供试品溶液，平行制备6份，测定，记录测量结果及RSD。桃仁药材的重复性结果RSD为4.0%～14%，桂枝药材的重复性结果RSD为2.6%～14%，白芍药材的重复性结果RSD为3.1%～12%，牡丹皮药材的重复性结果RSD为2.1%～15%，茯苓药材的重复性结果RSD为3.1%～14%，喷干粉药材的重复性结果RSD为2.1%～13%，桂枝茯苓胶囊重复性结果RSD为3.0%～14%。

2.4.4 加样回收率试验 桂枝茯苓胶囊、喷干粉、桃仁药材粗粉、白芍药材粗粉、桂枝粗粉、茯苓粗粉、牡丹皮粗粉约0.25 g，精密称定，加入标准0.5 μg（Mg，Al，Fe，Zn，Cu加入2.5 μg）溶液，按照供试品溶液制备方法制备供试品溶液，平行制备6份，测定，结果见表2。

2.4.5 准确性试验 取灌木枝叶约0.5 g，按照供试品溶液制备方法制备供试品溶液，平行制备5份，测定，结果见表3。

2.4.6 不同批次含量测定 取不同批次供试品约0.5 g，按照供试品溶液制备方法制备供试品溶液，按2.3.3项下的测定方法进行测定，结果见表4。

3 讨论

在以上分析的元素中Mg是人体必需的常量元素。Fe，Zn，Cu，Mn，Cr，Co，Ni，Ga，V，Sn微量元素含 量极少却对人体健康起着重要调控作用，其中Cu的摄取量过多可发生中毒。另一些是可能必需的微量元素如Li；非必需微量元素B，Al；而Be，Pb，Hg，Cd，Ti，Tl，Sb为有害微量元素。

桂枝茯苓胶囊中含有较高含量的Mg，Fe，Mn元素。Mg元素是人体常量元素，能够激活人体内多种酶的活性。现代研究证实Mg元素可维持人体部分激素的含量稳定，对于血管的完整有种重要意义。而Fe，Mn元素是参与机体能量代谢的酶类成分的重要组成部分，可增加中性白细胞的吞噬功能，这与桂枝茯苓胶囊活血化瘀、消止痛功效相印证。

牡丹皮和白芍中富含较多的Mg，Fe，AL，可能与其生长的环境及用药部位有关。桂枝中含有的Mn较丰富，可能是桂枝茯苓胶囊Mn的主要来源。

本文微波消解时试剂选择硝酸进行消解，与高氯酸酸、盐酸相比产生多原子离子干扰较少，且对仪器的损害较小。前期条件摸索时考察了5，10，15 mL硝酸对药材消解完全程度的影响，结果显示5 mL消解不完全，10 mL与15 mL无显著性差异，所以选择10 mL硝酸进行消。工作模式选择时，标准工作模式与碰撞模式相比较，标准模式的回收率较低，碰撞模式的回收率更接100%，所以本实验选择碰撞模式。

除白芍外，药典中未规定其他几味药材的重金属限度，参照《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》重金属及砷盐限量指标Pb≤5.0 mg・kg-1，Cd≤0.3 mg・kg-1，Hg≤0.2 mg・kg-1，Cu≤20.0 mg・kg-1，As≤2.0 mg・kg-1对药材及制剂中重金属元素进行控制，与药典中白芍重金属限度一致。本实验方法可以对桂枝茯苓胶囊及药材中重金属及有害元素进行控制，保证中药材入药质量。

本文采用电感耦合等离子体质谱法对桂枝茯苓胶囊及药材中多种元素进行测定，方法快速、灵敏、准确度高，可用于以上药材多元素的分析。

[参考文献]

[1] 王小如. 电感耦合等离子体质谱应用实例[M]. 北京： 化学工业出版社，2005： 113.

[2] 王懿萍，张小荣，杨巧艳，等.中药微量元素与药效的关系[J]. 山西中医，2006，27（12）：1573.

[3] 田柱萍，何邦平，王小燕，等.中药材的药效与其所含微量元素关系的研究进展[J].微量元素与健康研究，2005，22（4）：54.

[4] 陈文贵. 钱塘中药药效与微量元素的关系[J].云南中医学院学报，1990，13（1）：38.

[5] 汪朝晖， 杜彦萍， 黄习文， 等. 桂枝茯苓胶囊治疗乳腺增生病（瘀血阻络证）临床研究[J]. 广州中医药大学学报， 2009， 26（2）： 103.

Analysis methodology of multi element in four herbs of Guizhi Fuling capsules

WANG Jin-ling1，2， LI Jia-chun1，2， HU Jun-hua1，2， HUANG Wen-zhe1，2， WANG Zhen-zhong1，2， XIAO Wei1，2*

（1. Jangsu Kanion Pharmaceutical Co. Ltd.， Lianyungang 222001， China；

2.State Key Laberatory of New-tech for Chinese Medicine Pharmaceutical Process， Lianyungang 222001， China）

[Abstract] This paper was focused on establishing a ICP-MS method with microwave digestion for simultaneous determination of lead， copper， arsenic， cadmium， mercury， magnesium， manganese， nickel， thallium in cassia tuckahoe capsule and its five raw herbal materials. Internal standard method was adopted to reduce matrix effect and other interference effects. The method established was shown to be simple with high sensitivity， strong specificity and good reproducibility. linear relationship is good as R2≥0.999 3 while the average recovery was among 75.84%-118.9%.The detection limit was 0.016-4.593 μg・L-1. Data in this paper provided the basis for control of deleterious element in Guizhi Fuling capsules， and further more it was with referencing values for control of deleterious element in other crude drug.

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关键词：金属材料；成分分析；重要性；分析方法；发展趋势

中图分类号：TG115 文献标识码：A

1 概述

国家建设与金属材料密不可分，随着科技的发展，金属材料的分析方法也在不断改进，从最初被应用的传统方法到如今的最新技术。由于金属材料可以广泛应用于各个不同行业，因此，社会对其的需求量也在不断增长。随着不断的创新和改进，一些新型复合金属材料应运而生，对它们进行成分分析，才能更全面的了解其特性，同时也能为以后开发更加新型的材料奠定基础。

2 金属材料成分分析的重要性

2.1 有利于了解金属材料的性能成因

金属材料成分分析的最重要意义，在于通过分析有利于了解金属材料的性能成因，并通过多种材料分析总结规律。金属材料显微组织的五大要素—晶粒类型、形状、大小、相对数量和相对分布对金属材料的性能有重大影响。决定金属材料显微组织中各种晶粒相对数量的主要因素在于不同成分的金属材料在其原子结构、原子之间的结合键和晶体结构等方面存在巨大的差异，从而对其性能产生大的影响。

2.2 有利于合理选择金属材料加工方法

金属材料的成分有利于合理选择金属材料的加工方法，这是因为在确定了金属材料的化学成分后，可以对其性能和加工要求有详细的了解，进而通过经验和理论知识确定最合理的材料加工方法。合理的加工方法对于金属制造会起到事半功倍的效果，且可以在最大程度上保证金属材料性能。因此，通过对金属材料进行精准的惩成分分析才能更好的了解其成分组成和基本特性，并由此确定采用哪一种加工方法。

2.3 有利于合理选择热处理方法和设备

金属材料加工完成后，还有性能并不能完全得到发挥，对于大多数金属材料在加工后还要进行热处理，热处理一方面可以改善金属材料的性能，另一方面也能够有效消除加工中产生的组织缺陷，应用普遍。而对金属材料而言，能否采取热处理，采用何种方式，处理过程中工艺参数的控制以及效果，都由其成分来决定。

所以金属材料成分分析有利于合理选择热处理方法和设备。

2.4 有利于经济、安全、合理地应用金属材料

对金属材料进行成分分析，还有利于对其进行更加经济、安全、合理地应用，使其更好的发挥优良性能。最基本也是最重要的是，首先必须使金属材料充分发挥潜力，达到人们所要的使用性能。可以对基体金属与合金组元的合理搭配，采用一定的加工方式和热处理工艺，使其性能达到最佳。除此之外，需要考虑的就是降低成本，使经济效益达到最大化。伴随着科技的不断进步，金属材料的分析方法也在逐渐被改进，变得更加先进实用，精准度也得到了较大幅度的改善。

3 金属材料成分分析的传统方法

3.1 分光光度法

金属材料成分分析的传统方法中最常见的是分光光度法，是一种根据Lambert（朗伯）-Beer（比尔）定律，通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。采用的检测仪器为紫外分光光度计，可见分光光度计（或比色计）、红外分光光度计或原子吸收分光光度计。在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与不同波长相对应的吸收强度。如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。通过该曲线便可对物质进行相应的定性、定量分析。

3.2 滴定分析法

滴定分析法，又称为容量分析法。其原理是将已知准确浓度的标准溶液，滴加到被测溶液中（或者将被测溶液滴加到标准溶液中），直到所加的标准溶液与被测物质按化学计量关系定量反应为止，然后测量标准溶液消耗的体积，根据标准溶液的浓度和所消耗的体积，算出待测物质的含量。这种分析方法简便快捷，现在仍有一定通用性，实验表明改方法的分析结果与理论值相符。

3.3 原子光谱分析法

金属材料的成分分析传统方法还包括原子光谱分析法，这种方法又分为原子发射光谱法和原子吸收光谱法两种。原子发射光谱法是依据各种元素的原子或离子在热激发或电激发下，发射特征的电磁辐射，而进行元素的定性与定量分析的方法，是光谱学各个分支中最为古老的一种。其优点是多元素同时检出能力强、选择性好、分析速度快、检出限低、样品消耗少，适于整批样品的多组分测定。缺点是准确度较差、只能用于元素分析、大多数非金属元素难以得到灵敏的光谱线。原子吸收光谱法是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法。其优点是选择性强、灵敏度高、分析范围广、抗干能力强、精密度高。缺点在于不能多元素同时分析，测定难熔元素的灵敏度还不令人满意，对于某些基体复杂的样品分析，尚存某些干扰问题需要解决。

3.4 X射线荧光光谱法

金属材料成分分析传统方法还包括X射线荧光光谱法，其原理是基态原子（一般蒸汽状态）吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。通过测出一系列X射线荧光谱线的波长，即能确定元素的种类，将测得的谱线强度与标准样品比较，即可确定该元素的含量。主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。

3.5 电分析法

金属材料成分分析传统方法还包括电分析法，这种方法最初是被用来研究金属电池中所进行的化学反应，其原理是利用了金属材料的组成和含量与金属材料的电性质的关联性。但是因为其准确度不高，而且实施也很不方便，受其他干扰时误差很大，如今已很少采用。

4 金属材料成分分析新方法

4.1 电感耦合等离子体质谱法

该方法是20世纪80年展起来的无机元素和同位素分析测试技术，它以独特的接口技术将电感耦合等离子体的高温电离特性与质谱计的灵敏快速扫描的优点相结合而形成一种高灵敏度的分析技术。主要用于金属材料中的稀有金属、贵金属、难熔金属和稀土金属进行测量。这种方法具有相当高的灵敏度，速度快、谱线简单，所以应用起来准确度高，但使用成本也相对较高，所以只在上述特殊金属中采用。

4.2 激光诱导等离子体光谱法

金属材料成分分析的新方法包括激光诱导等离子体光谱法，其也是近几年才被发明的新方法。特点是检测设备简单，操作方便，成本较低，可以同时测量多种元素，便于提高效率，常用来测量不锈钢钟的微量元素。唯一的不足之处就是适用范围较窄。

4.3 电感耦合等离子体原子发射光谱法

该方法也是一种新型的原子发射光谱法，其原理为利用金属元素受到激发而产生电子跃迁，在谱线上表现出一定强度而进行测量的方法，测量范围较广且灵敏度高。电感耦合等离子原子发射光谱法是一种发展比较完善的测量方法，不仅保证了测量的高灵敏度，而且也保证了应用范围的广泛性。

4.4 石墨炉原子吸收法

石墨炉原子吸收法是利用石墨材料制成管、杯等形状的原子化器，用电流加热原子化进行原子吸收分析的方法。由于样品全部参加原子化，并且避免了原子浓度在火焰气体中的稀释，分析灵敏度得到了显著的提高。该法用于测定痕量金属元素，在性能上比其他许多方法好，并能用于少量样品的分析和固体样品直接分析。因而其应用领域十分广泛。

5 金属材料分析方法的发展趋势

随着科技的发展，更多更复杂的金属材料正在被研发，对于这些材料的成分分析，传统方法因为各种原因已经远远达不到人们的要求。为了更好的对这些新型复杂材料进行成分分析，只有开发出与时俱进的新方法才能满足人们科研的需求，越来越多的现代分析法防随之应运而生。这些新方法更加专注于材料成分、结构、缺陷等的分析。同时，更多的分析检测仪器也被不断的研究出来，从而使一些新方法的实施成为了可能。在这样的发展趋势之下，金属材料的分析方法朝着准确、高效的方向发展，也就是操作上要不断简捷方便，测量结果上灵敏度、准确度也要加强。

结语

综上所述，金属材料成分分析对金属其性能研究和改善影响重大，可以通过准确的成分分析并采取相应的改善措施来提高金属材料的性能。本文主要分析金属材料成分分析的方法，主要从传统分析方法和新方法两个方面来介绍，可以看到现在科学技术在分析方法中得到应用，不仅提高了金属材料成分分析的效率，而且从多个角度提高了金属材料成分分析的准确性。金属材料分析方法还是存在一些局限性，需要通过不断探索来改善，所以本文还分析了金属材料成分分析的发展趋势，可见发展方向从主要从准确性和效率两个方面展开，方法则是利用现代技术，不断将更新的科学技术手段应用到金属材料成分分析中去。

参考文献

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[4]陈文哲.材料现代分析方法与新材料技术的发展[J].理化检验，2002（11）：466-472.

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关键词：ICP-OES；废水；磷；MSF；内标

0 引言

目前，钼酸铵分光光度法[2]是最常用的测定总磷的方法之一。但此方法所需试剂种类较多，步骤繁杂，易引起手工误差。且需长时间接触溶液，对分析人员的健康有一定的危害。流动注射法[3]实验了自动化操作，但线性范围较窄对于高浓度样品无法快速分析。废水水样中总磷浓度差异悬殊，而ICP-OES法既可实验自动化操作，其宽广的线性也可对各种浓度的废水快速分析。

检测中，由于磷元素的谱线强度较弱，且存在较强的连续背景干扰和光谱干扰[1]，在普通模式下检出限较高[1]，精密度低。本方法针对克服干扰方面进行研究，大幅度提升了测定总磷的准确性和精密度，降低了检出限。

1 主要仪器和试剂

1.电感耦合等体子体发射光谱仪：美国Perkin Elmer公司，Optima 8000。

2.孔式石墨消解仪：美国LabTech公司，ED-54。

3.超纯水。

4.硝酸：优级纯。

5.高氯酸：优级纯。

6.硫酸：优级纯。

7.硫酸（1+399）：用硫酸（6）制得。

8.总磷储备溶液：磷酸盐磷标准样品，浓度500mg/L，环境保护部标准样品研究所，批号102814。

9.内标储备溶液：锆（Zr）标准样品，浓度1000mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

10.内标标准溶液：用硫酸（7）稀释内标（9）制得，锆（Zr）浓度为5mg/L。

11.重金属标准样品：铜（Cu）、钼（Mo）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、镍（Ni）、钛（Ti）标准样品，浓度1000mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

12.其它实验室常用器皿。

2 仪器工作条件

2.1 仪器运行参数

射频功率：1300W；等离子体气流量：12L/min；辅助气流量：0.2L/min；观测方向：轴向；观测距离：15mm；测定次数：6。

2.2 波长选择

磷元素的测定波长通常有178.221nm，177.434nm，213.617nm，214.914nm四条。由于178.211nm与177.434nm属于远紫外区，在测定之前需要用氩气或氮气吹扫光路数小时才能正常使用，效率低下且成本高昂。有大量文献指出[1]，213.617nm与214.914nm这两条谱线很容易受到铜、钼等金属元素干扰产生光谱重叠，传统的校正方法干扰系数法（IEC）难以校正部分重叠的光谱干扰，因此需要使用多元光谱拟合法（MSF）来校正连续背景和干扰光谱重叠。本文选用的谱线为213.617nm。

3 试验步骤

3.1 样品制备[2]

将采集后的样品摇匀后，取25ml于50ml洁净玻璃消解管中，加入2ml硝酸（4），静置数分钟至反应平静，放入孔式石墨消解仪中，于120℃加热浓缩至10ml（如加热过程中反应剧烈或沸腾，须酌情降低加热温度）。取出稍冷后加入5ml硝酸（4），再于120℃加热浓缩至10ml。取出冷却至室温，加入3ml高氯酸（5），于150℃加热至冒浓厚白烟（视样品反应情况酌情调节温度，加热温度范围为140～200℃），然后盖上回流专用盖或小漏斗，150℃加热回流半小时，取出稍冷。如消解完成后仍有残渣，将该样品过滤或离心。用硫酸（7）定容至标线。同等方法用25ml水做空白实验。

3.2 标准校准曲线制备

1.用硫酸（7）作为校准曲线的空白点。

2.用硫酸（7）逐级稀释总磷储备溶液（8）至0.10mg/L，0.25mg/L，0.50mg/L，1.00mg/L，1.50mg/L，2.00mg/L，作为曲线校准点。

3.3 干扰样品制备

查询Line Coincidence Tables for ICP-AES[5]得知，低浓度的铜、钼即可对磷元素的213.617nm的谱线产生光谱干扰，而高浓度的锰、铬、铁、镍、钛等元素亦可能对磷元素213.617nm的谱线产生光谱干扰。而工业废水尤其是污水厂及电镀厂等排放口不可避免会排放出各种重金属，所以制备了以下溶液做为干扰液：

1.铜干扰液：用硫酸（7）稀释铜标准样品（11）至1.00mg/L。

2.钼干扰液：用硫酸（7）稀释钼标准样品（11）至10.00mg/L。

3.锰、铬、铁、镍、钛干扰液：直接使用标准样品（11）作为干扰液。

3.4 MSF模型建立

依次测定硫酸（7），2.00mg/L总磷标准样品（3.2），干扰液（3.3）。在软件MSF模式下，将刚才测定的硫酸（7）设为空白，2.00mg/L总磷标准样品（3.2）设为待测物，干扰液均设为干扰。保存为分析方法。

3.5 标准曲线绘制与样品分析

将内标进样管插入内标标准溶液（10）中，将锆（Zr）343.823nm谱线作为内标元素谱线校正物理粘度干扰。保存为方法。浓度从低到高依次分析标准校准曲线（3.2）的各点，其相关系数优于0.9999。然后分析经步骤（3.1）制备的样品。

记录数据。

4 实验结果

4.1 样品测定结果

对6瓶上海市奉贤区某污水厂的排放口样品进行分析，本方法与钼酸铵分光光度法（GB11893-1989）同时进行实验，结果见表2。

结果表明，本方法测定的结果与钼酸铵分光光法测定结果无明显差异，方法可靠。

4.2 加标回收率测定

对样品JW16217001001和JW16238001002加标，结果如表1所示。

结果表明，本方法回收率符合检测要求。

4.3 高浓度样品的半定量和定量分析

对2瓶上海市奉贤区某污水厂的进水口样品进行直接测定和稀释后测定，然后对100mg/L总磷标准样品进行直接测定，结果如表2。

结果表明，本方法直接测定超出曲线最高点数十倍的样品时，仍能保持良好的线性，并可测得与已稀释至曲线范围内的样品浓度接近的值。@减少了样品稀释步骤，可根据稀释前测得的浓度有目标地直接将样品稀释至曲线范围内。在紧急情况下，亦可不经稀释快速得出数据。

4.4 检出限测定

重复测定空白溶液7次，根据《环境监测分析方法标准制修订技术导则》[4]，取3.143倍的标准偏差值为本方法的检出限。本方法的检出限为0.022mg/L，能满足各类废水的测定需求。

5 讨论

1.若只需测定可溶性总磷，或者水样中无颗粒物、悬浮物等不溶性物质时，可不经步骤（3.1）消解，直接测定水样。

2.总磷保存所需用的硫酸粘度较大，会降低进样速率，造成物理干扰。必须通过内标校正。内标元素除了本方法使用的锆（Zr）之外，也可选用铑（Rh）、钇（Y）、铟（In）等作为内标元素。但必须事先确定样品中几乎不含有内标元素，且不能对待测元素产生光谱干扰。

3.由于实验室环境变化、蠕动管的安装、仪器自身使用情况等不确定因素都会造成少量的谱线漂移，每当发现谱线有明显漂移时，MSF模型都需要再按照步骤（3.4）重新建立。

6 结论

综上所述，本方法测定废水中的总磷操作简便、快速，精密度高，结果准确。可全程自动化操作，试剂用量少，人工误差小。与钼酸铵法相比，批量检测时工作效率更高。与流动注射法相比，可在不经稀释的情况下快速测得高浓度样品的大致估值。本方法可以用于各类废水的大批量测定。

参考文献

[1] HJ776-2015，水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法[S].

[2] GB11893-89，水质总磷的测定钼酸铵分光光度法[S].

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关键词 带鱼；微量元素；微波消解；电感耦合等离子体质谱；检测

中图分类号 TS207.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）01-0286-01

Determination of Trace Elements in Hairtail by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

LIU Zheng-hua 1 LIU You-tian 2 * LIAO Jie-liang 2 XIE Shui-qing 2

（1 Xiaolan Town Agricultural Service Center of Zhongshan City in Guangdong Province，Zhongshan Guangdong 528415；2 Wuguishan

Agricultural Service Center of Zhongshan City）

Abstract Hairtail samples were digested by microwave digestion，15 kinds of trace elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）.The results showed that there were many trace elements of body necessary in the hairtail，particularly in K，Ca，Mg，Fe，P，were determined to be 3.37，13.07，3.76，2.45，1.82 g/kg.The results also showed significantly elevated levels of 5 kinds of heavy metals such as As，Hg，Cr，Cd，Pb，were determined to be 38.73，1.47，0.98，0.14，0.34 mg/kg.

Key words hairtail；trace element；microwave digestion；ICP-MS；determination

带鱼素称“碱性食物之王”，其主要成分为脂肪、蛋白质、维生素、氨基酸和多种矿物质及微量元素，质柔味美，能有效调整酸性体质，缓解疲乏，减少人体对有害物质的吸收，降低胆固醇，对高胆固醇血症和动脉硬化有预防作用，同时也适宜久病体虚，血虚头晕，气短乏力，食少赢瘦，营养不良之人食用。中医认为它能和中开胃、暖胃补虚，还有润泽肌肤、美容的功效。本文采用微波消解法对带鱼样品进行消解，用电感耦合等离子体质谱法对带鱼样液中的K、Ca、P、Fe、Mg、Mn、Zn、Co、Se、Cu等10种微量元素及As、Hg、Cd、Cr、Pb等5种有害元素进行测定，旨在为带鱼的质量评估作参考，并为科学合理地利用带鱼提供理论依据[1-6]。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：Agilent 7500 ICP-MS电感耦合等离子体质谱，美国安捷伦科技有限公司；Milestone ETHOS A微波消解仪，意大利麦尔斯通公司；AB-204-S电子分析天平，梅特勒-托利多仪器上海有限公司；T18 basic匀浆机，广州仪科实验室技术有限公司；Milli-Q Advantages A10超纯水机，法国密理博中国有限公司。

试剂：硝酸，优级纯，德国Merck公司生产；过氧化氢，优级纯，上海远大过氧化物有限公司生产。K、Ca、P、Fe、Mg、Mn、Zn、Co、Se、Cu、As、Hg、Cd、Cr、Pb等15种标准储备液，浓度均为1 000 μg/mL，购于北京国家有色金属研究院；10.0 μg/L ICP-MS调谐液（Li、Y、Ce、Tl、Co）；高纯Ar气，纯度大于99.99%。

1.2 检测条件

微波消解样品采用的消解工作程序为：按照120、170、200、220 ℃的步骤程序升温，每次升温过程时间为3 min，每组温度下保持8 min，消解过程共历时44 min，ICP-MS仪器工作参数见表1。

1.3 试验方法

1.3.1 样品消解。先将带鱼样品置于恒温烤箱中烘干，再将烘干后的样品在玛瑙研钵中研碎成粉末，过160目筛，放入干燥器中备用。准确称量制好的带鱼干粉末0.200 0 g，放入聚四氟乙烯消解罐中，加6 mL优级纯硝酸和4 mL 30%过氧化氢溶液，放置过夜进行预消解，排出硝酸、过氧化氢溶液与样品反应产生的气体，然后将消解罐旋紧，放入微波消解仪中，按照微波消解工作程序升温消解，消解结束待消解罐充分冷却后，在电热板上进行赶酸操作，待样品液变为透明澄清后，用超纯水定容至50.00 mL，上机分析。

1.3.2 标准溶液配制。K、Ca、P、Fe、Mg、Mn、Zn、Co、Se、Cu、As、Hg、Cd、Cr、Pb标准储备液按照国家标准物质研究中心的标准溶液配制方法配制。

2 结果与分析

2.1 准确度和精密度

测定各元素的标准溶液系列，各元素的分析信号值与浓度均呈良好的线性关系，相关系数均在0.999 2以上；在优化的仪器条件下，测定11次平行空白溶液的结果，并计算3倍的相对标准偏差相对应的浓度值为各元素的检出限；对带鱼样品平行测定6次，测得各元素的RSD值在1.23%～4.55%，结果如表2所示。从表2可以看出，各元素的分析结果均表现出较好的稳定性，灵敏度高，准确度和精密度好，表明所建测定方法对带鱼中微量元素的测定准确可靠。

2.2 实际样品分析

利用以上所列的仪器条件，对4类不同品牌的带鱼中15种元素含量进行测定，测定结果如表3所示。测定结果表明：各品牌带鱼中含有大量的人体必需元素，其中钾、钙、镁、铁、磷含量尤为丰富，分别达到了3.37、13.07、3.76、2.45、1.82 g/kg；此外，锰、锌、钴、硒、铜的含量分别达1.03、0.60、0.72、0.23、0.48 g/kg；同时也检测到带鱼中砷、汞、铬、镉、铅5种有害重金属部分超出我国无公害水产品有害重金属限量标准，分别为38.73、1.47、0.98、0.14、0.34 mg/kg，消费者需选择可靠品牌并浸泡水洗干净后方可食用。

3 结论

本文通过对带鱼中微量元素的检测分析试验建立了带鱼中微量元素微波消解-电感耦合等离子体-质谱检测方法。方法准确性好、精密度高，完全能够满足欧盟、美国等国家的进出口限量要求。所建立的多元素测定方法对带鱼的安全消费具有重大意义。

4 参考文献

[1] 陈福北，何飞龙，黄巧燕.微波消解ICP-AES/ICP-MS法同时测定卷柏中的24种无机元素[J].食品与机械，2012（5）：102-103.

[2] 聂西度，梁逸曾，符靓，等.电感耦合等离子体质谱法测定甜味剂中重金属元素[J].光谱学与光谱分析，2012，32（10）：2838-2841.

[3] 陶华平.电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定藻类产品中的砷[J].中国化工贸易，2012，4（7）：170.

[4] 方燕，吕月宾，王炳旭.ICP-MS法同时测定生活饮用水中19种金属元素[J].华东科技：学术版，2012（9）：14.

[5] 温力力，任露陆，郭新东，等.ICP-MS法测定蜂花蜜中的微量元素含量[J].现代食品科技，2012，28（8）：1076-1079.

[6] 郭岚，雷晓康，柳英霞，等.电感耦合等离子体质谱法测定海产品中总锡[J].分析科学学报 2012（5）：52-55.

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【关键词】原子荧光光谱法;氢化物;硒;砷

0.引言

原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激发下所产生的荧光强度来测定待测元素含量的一种仪器分析方法。这是一种新型的痕量分析方技术，也是应用光谱学的一个重要研究和应用领域。它具有原子吸收和原子发射光谱两种技术的优势并克服了某些方面的缺点，具有谱线简单，灵敏度高，光谱干扰少等优点，因此特别适用于痕量元素分析及多元素的同时测定。

1.实验部分

1.1仪器

AFS-930双道原子荧光光度计（北京吉天仪器有限公司）；Se、As空心阴极灯（北京有色金属研究总院）；WX-4000型微波快速消解仪（上海屹尧分析仪器有限公司）。

1.2试剂

100ug/ml硒标准溶液（国家标准物质研究中心），用时逐级稀释。

1000ug/ml砷标准溶液（国家标准物质研究中心），用时逐级稀释。

盐酸（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；氢氧化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；硫脲（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；抗坏血酸（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；硼氢化钾(≥96%，上海新量化工试剂有限公司)；实验用水均为二次去离子水。

1.3仪器工作条件

光电倍增管负高压：300V； Se灯电流： 85mA， As灯电流：65mA；原子化器高度：8mm；载气流量：400ml/min；屏蔽气流量： 800ml/min；测量方法：标准曲线法；读数方式：峰面积；读数时间：7s；延迟时间：1.5s。

1.4试验方法

1.4.1样品的前处理

称量0.2032g的干木耳，0.2041g的决明子，0.2046g的牛蒡，在WX－4000型 微波快速消解系统上消解。消解结束后准确转移到25ml容量瓶中。

1.4.2样品溶液的制备

分别移取2.5ml上述溶液于25ml容量瓶中，各加入1.25ml的HCL及2.5ml的5%硫脲-5%抗坏血酸溶液，定容。

1.4.3校准曲线的绘制

分别移取不同浓度系列Se、As标液于100.00ml容量瓶中，然后加入10ml的5%硫脲-5%抗坏血酸和5ml的HCL。混匀，放置30分钟后于AFS-930双道原子荧光光度计进行测定，绘制标准曲线，同时做标准空白。Se、As的线性范围均在0-200ug.L-1。

2.结果与讨论

2.1试验条件的选择

采用盐酸、硝酸、硫酸，试验结果表明，三种酸对Se和As的荧光强度影响不大，但考虑到硫酸具有腐蚀性，硝酸具有强氧化性产生氮氧化物影响试验的精密度，而一般不采用此二种酸。而盐酸具有良好的还原性，故一般采用盐酸做载流。

硼氢化钠作为仪器所用试剂，其试验结果表明，硼氢化钠浓度在0.5%～1.5%之间都有较高的荧光强度。在1%时Se达到最高荧光强度，而As在1%～2%之间都有较高的荧光强度。但Se的荧光强度较低，优先Se的最优条件，以及当过多的硼氢化钠可能产生大量的氢气会稀释样品的浓度。综合考虑选择硼氢化钠浓度为1.5%。

在配制硼氢化钠溶液时需加入适量的氢氧化钠，以提高其稳定性，但氢氧化钠加得过多又会降低反应时的酸度，影响测试。因此需选择合适浓度的氢氧化钠。实验结果表明：Se和As的荧光强度随着NaOH浓度的增加而逐渐增大，当浓度大于0.5%时荧光强度趋于稳定。最后优选出测定Se和As时采用NaOH浓度为0.5%。

2.2预还原剂浓度的影响

在氢化物发生之前，须向溶液中加入预还原剂，将高价的Se（Ⅵ）、As（Ⅴ）还原为低价态的Se（Ⅳ） As（Ⅲ），之后再与硼氢化钠反应生成氢化物。在本实验中我们选择硫脲+抗坏血酸为预还原剂。实验结果表明：Se的荧光强度随着预还原剂浓度的增加变化比较小，As的荧光强度随着预还原剂浓度的增加而增大,之后比较平稳。故在测定Se和As时选择0.5%的硫脲+0.5%抗坏血酸为预还原剂。

2.3酸浓度的选择

在25mL容量瓶中分别加入0.00、0.25、0.5、0.75、1.00、1.25、1.5、1.75、2.00、2.25、2.50mL浓盐酸,然后加入2.50mL5%硫脲-5%抗坏血酸溶液，用水定容，测定10 ug.L-1的Se和As标液的荧光强度。实验结果表明：Se的荧光强度随着酸量的增加，先是增大而后减小，As的荧光强度随着酸量的增加先增大而后比较平稳。根据实验结果优选出测定Se和As时加入盐酸为5%。

2.4 离子干扰实验

测定砷、硒共存元素干扰情况：经测定,若样品溶液中K、Na、Li、Sr、Ca、Mg等这些碱金属、碱土金属元素不干扰测定；其他元素如Zn、Al、Si、Cr、Mo、Ni等，对这些元素及一些能形成氢化物的元素如Bi、Hg、Sb的干扰实验表明，在本实验测定条件下，含量500mg.L-1的Al、Bi、Hg、Sb，200mg.L-1的Zn，100mg.L-1的Cr、Mo不干扰测定结果，样品中以上元素的含量均低于所给出的数值，所以不干扰测定。As和Se之间也互不干扰。