痕量元素分析的样品前处理

痕量元素分析的样品前处理痕量元素分析是了解物质来源、转移，解释环境变化的必要手段，样品前处理是元素信息保真的关键。样品前处理过程中必须考虑到可能对元素信息产生干扰的环境、容器、溶剂及实验方法等因素，并在样品前处理之前逐一消除。1环境因素（洁净实验室）样品来自于自然环境，环境条件的改变直接会对样品所携带的原始信息特别是痕量元素产生影响。为保证样品最终检测到的结果与采集时的一致，样品前处理要在洁净实验室里完成。根据样品的差异性，不同的样品对洁净实验室的洁净度要求有所不同。雪冰等极净样品的前处理实验要在局部百级的千级洁净实验室内完成；土壤、矿物、地下水等环境样品要在万级以上洁净实验室内完成。进入洁净实验室内进行实验工作时，实验人员要穿着洁净服，佩戴口罩，手套。为保证实验流程中洁净实验室的洁净度，洁净室时内同时工作人数不能超过2人。实验人员应随时保持洁净实验室内的洁净、整洁。2容器因素（容器纯化）样品储存、溶解、消解、赶酸、定容及测试的过程中，会使用到各种材质的容器，根据样品特点，要选择适当的容器。对于绝大多数环境样品，以上各流程都要避免使用铝箔等金属材质的容器。由于玻璃容器在酸性环境中会不断溶出微量元素，直接干扰样品信息，所以上述流程中也要避免使用玻璃容器。痕量元素分析的样品前处理大多使用各种塑质容器（特氟龙、聚乙烯、聚丙烯等），容器在使用前要进行清洁。样品进入容器前，必须对容器进行清洁。常规的清洁步骤是逐步递减酸浴：1）将容器（消解时用到的特氟龙内罐、特氟龙烧杯等）在加入洗涤剂的超声波清洗器中超声清洗2小时。由于容器是塑质材料，清洗过程中不得使用毛刷等可能会对容器内壁产生划痕的试验器具。2）超声清洗完毕后，用自来水将容器冲洗干净。冲洗干净的容器要用清洗干净的塑质托盘盛放。3）用超纯水机中的去离子水清洗容器。4）用超纯水机中的超纯水清洗容器。由于痕量元素测试的特殊要求，清洗过程中使用的去离子水、超纯水必须是在线生产的，搬运转移后的去离子水、超纯水其痕量元素的含量与在线生成的去离子水、超纯水相比已经发生改变。5）将上述经超声清洗、自来水清洗、去离子水清洗、超纯水清洗后的特氟龙容器放入1级的酸浴缸（10%HNO3）中浸没，电热板50℃煮24h。10%HNO3用优级纯HNO3配制。酸浴缸可使用聚丙烯材质。由于酸对金属的腐蚀，酸浴中使用的电热板建议使用恒温控制的特氟龙电热板。将容器放入酸浴缸内，为避免酸的溅出，应使用清洁后聚丙烯材质或特氟龙材质的夹子，将容器逐一夹放入酸浴缸中浸没。6）24h后将容器从酸浴缸中夹出，用超纯水清洗干净，再次放入2级2%HNO3的酸浴缸中浸没，50℃煮24h。7）2级酸浴结束后，将容器夹出，用超纯水清洗干净，放入3级1%HNO3的酸浴缸中浸没，50℃煮24h。8）三级酸浴结束，将容器夹出，用超纯水清洗干净，放入洁净通风柜内晾干待用。9）由于塑质容器在酸溶液中会有少量元素溶出的特点，样品在储存、定容、测量时使用的试剂瓶、离心管等容器尽量使用一次性容器。一次性容器，可直接用自来水、去离子水、超纯水清洗后，装满1%HNO3，浸泡一周后，倒出HNO3，用超纯水清洗干净后，放入洁净通风柜晾干待用。3试剂因素（酸纯化）为将样品中的痕量元素全量转移到溶液中，要使用酸完成消解。酸中的杂质含量会进入到溶液里，从而带来干扰，影响测量结果的准确度。所以在消解前要消除酸中的杂质，对参与消解的酸进行纯化。盐酸、硝酸和氢氟酸是微波消解（微波消解可以防止某些易升华元素，譬如As,Se的损失，具有全量保存样品元素的优点，且在消解过程中，将样品封闭在密闭容器中，可防止环境因素带来的干扰）中常用的无机酸。实验前将特氟龙酸纯化仪用超纯水冲洗干净，加入1L市售优级纯酸液，经过蒸馏，去除馏头和馏尾各100ml,获得800ml的中馏分。将这800ml的中馏分再次注入清洗后的酸纯化仪中，经过二次蒸馏，接收到600ml的二次纯化酸，装入提前洗净干燥的特富龙试剂瓶中，做好标记（标签上要写明，酸的名称，纯化收集的时间，二次纯化酸要直接和样品反应，所以二次纯化酸上要特别标注“二次纯化”），备用。4样品前处理流程1)研磨过筛将干燥的土样，在玛瑙研钵中，去除肉眼可见的根、草、钙结合、石砾等，研细后过200目的尼龙筛，用称量纸将过筛后的样品包好放入干燥器内干燥备用。2)称样在洁净实验室称样间内，打开分析天平，放入干燥剂，调节分析天平的水平，预热30min后，将样品从干燥器中取出开始称量。天平中放置洁净干燥的特氟龙消解内罐，用称量纸制成的称样勺称取50mg的样品至消解内罐中，盖好罐盖，转移至洁净实验室消解间。3）加酸在消解间的通风柜内打开消解内罐罐盖，用移液器分别移取二次纯化后的盐酸、硝酸、氢氟酸加入消解内罐。每批次消解样品中应包括1个空白样（同样体积和批次的盐酸、硝酸、氢氟酸）。4）消解将称量好样品并加好酸的消解内罐放入对应的消解外罐（提前用厨房用纸将消解内罐和外罐的内、外壁擦干，防止酸溶液在微波消解炉可能带来的腐蚀），盖好安全盖、安全帽、安全圈，在消解架上固定好，插入感温探头，微波消解仪开始消解。5）赶酸盐酸中的Cl-在上机测试时会产生干扰，氢氟酸会腐蚀ICPMS的石英钜管等配件，所以在测试前要赶除。消解程序完成后，在消解间的通风柜内打开密封的消解罐，用2ml二次纯化HNO3将消解内罐盖上的样品液滴完全冲入消解内罐中，将消解内罐放入赶酸炉140℃加热。待消解内罐中的液体浓缩成指甲盖大小的液滴，立即加入1ml二次纯化HNO3，继续赶酸；当小液滴再次出现时，再加入1ml二次纯化HNO3赶酸至小液滴形成，此时将消解内罐从赶酸炉中取出，加入提前配好的2ml1%二次纯化HNO3冷却至室温（消解内罐中的液滴会在瞬间挥发变干使得样品液化失败，所以要及时加入稀酸冷却）。6）定容样品冷却至室温后，在