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文档简介
硅酸盐岩石化学分析方法第35部分:硒量的测定
氢化物发生-原子荧光光谱光谱法
编制说明
一、工作简况
(一)任务来源
2021年-2022年中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心12
家检测机构承担《新疆塔里木南缘边境(省界)线100公里内战略性
矿产规划支撑调查》等地调项目过程中,采用经资质认定评审专家评
审合格的非标方法--混合酸溶-氢化物发生-原子荧光光谱法测定岩石
化探样品中硒,该项目硒成图效果良好,揭示了地壳表层岩石中硒元
素的含量,为矿产勘查提供了重要信息。根据这些项目研究成果,由
中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心牵头申请了自然资
源标准制修订工作计划,并于2023年2月14日通过了全国自然资源
与国土空间规划标准化技术委员会勘查技术与实验测试分技术委员
会的标准制修订计划审查,2023年7月24日正式列入2023年度自
然资源标准制修订工作计划,项目编号:DZ20236819。2024年12
月28日参加由浙江(义乌)国家标准技术评审中心组织的推荐性国
家标准立项评估会的汇报及答辩,2024年4月25日正式列入《国家
标准化管理委员会关于下达2024年第二批推荐性国家标准计划及相
关标准外文版计划的通知》(国标委发〔2024〕18号),计划号:
20240995-T-334;计划标准名称为:硅酸盐岩石化学分析方法第35
部分:硒量的测定氢化物发生-原子荧光光谱光谱法;归口单位:全
国自然资源与国土空间规划标准化技术委员会勘查技术与实验测试
分技术委员会(SAC/TC93/SC3);目前为标准征求意见阶段。
本部分是《硅酸盐岩石化学分析方法》的第35部分。
1
(二)主要工作过程
1、成立标准研制项目组:
2022年3月,以中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中
心为牵头单位,中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心、中国地
质调查局昆明自然资源综合调查中心、国家地质实验测试中心、中国
地质调查局军民融合地质调查中心为参加起草单位,五家单位共同成
立了标准研制项目组,开展本标准的研究工作。
2、资料收集、可行性论证和培训:
2022年3月-2022年5月,乌鲁木齐自然资源综合调查中心牵头
对国内外氢化物发生-原子荧光光谱法测硒定硅酸盐岩石的分析方法
进行资料的收集、整理和研究分析,并进行了可行性论证。期间参加
了中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心组织的“化学实验方法
编写及协作实验数据统计”培训,项目组成员熟悉并掌握了标准的编
写规则和数据统计方法,包括《标准的结构和编写》(GB/T1.1-2020)、
《标准化工作指南第1部分:标准化和相关活动的通用术语》(GB/T
20000.1-2014)、《地质实验测试标准方法研制技术导则》(DZ/T
0451-2023)、《标准编写规则第1部分:术语》(GB/T20001.1-2024)、
《标准编写规则第2部分:符号标准》(GB/T20001.2-2015)、《标
准编写规则第3部分:信息分类编码》(GB/T20001.3-2015)、《标
准编写规则第4部分:试验方法标准》(GB/T20001.4-2015)和《分
析化学术语》(GB/T14666-2003)、《岩石和矿石化学分析方法总
则及一般规定》(GB/T14505-2010)等。确定本标准制定的原则和
技术路线,确定标准的主要工作内容,制定工作计划。
3、制定实施方案、起草阶段及计划提交阶段:
2022年5月~2022年11月,按照拟定实施方案对进行了单因素
2
条件试验,优化了样品前处理前处理和仪器测量条件,明确了方法检
出限、精密度、准确度等技术指标,按照GB/T1.1-2020《标准化工
作导则第1部分标准的结构和编写》、GB/T20001.4-2015《标准编
写规则第4部分:试验方法标准》的要求,编制了方法标准的文本
草稿及编制说明草稿。2022年11月提交了标准研制计划。
3、外协试验和数据统计阶段:
筛选了7个不同含量水平硅酸盐岩石国家有证标准物质,编制了
精密度协作试验作业指导书和外协试验方案,于2024年7月向参加
精密度协作试验的9家实验室发放协作试验样品,9月初收回全部外
协实验室测试结果。
4、修改完善标准文本和编制说明,提交征求意见稿阶段:
2024年9月-2025年2月根据外协试验结果和专家评审意见,进
一步修改完善完成标准文本和编制说明,形成征求意见稿,提交自然
资源标准制修订管理系统,在自然资源标准化信息服务平台网上征求
专家意见。同时,计划2025年3月邀请20位自然资源部地质实验测
试专业的专家通过线上及线下结合的方式召开行业标准研讨会,征求
专家意见。
(三)标准主要起草人及其所做的工作
本文件起草单位:中国地质调查调局乌鲁木齐自然资源综合调查
中心。按照实施方案及标准制定工作程序的要求,成立了标准制修定
工作小组,项目负责人为孙阳阳。项目组制定了详细的工作计划并进
行了分工,明确了制修定内容和具体完成时间。主要起草人及其所做
的工作见表1。
表1标准制修订工作小组人员及分项目工
序号姓名学历专业职称专业工项目组分工
作年限
3
1项目负责人、项目组织、实
孙阳阳本科应用化学工程师12
施全面统筹部署
项目副负责人、起草标准文
高级
2刘权硕士化学工程20本及编制说明、外协数据统
工程师
计、征求意见
项目副负责人、编制方案、
高级
3杜晶本科应用化学18起草标准编制说明、条件试
工程师
验、方法确认
高级标准编制指导、编制说明及
4张华本科工业分析34
工程师文本全程审核
在读正高级工标准编制指导、编制说明及
5应用化学32
刘玖芬博士程师文本审核
标准编制指导、标准研制技
6博士地球化学研究院20
许春雪术培训
阿布力克木阿资源勘察
7·本科工程师11条件试验、方法确认
卜迪克木工程
8
王晓波本科应用化学工程师12条件试验、方法确认
9
聂高升本科应用化学工程师12质量控制、资料整理
实验方案编写、审核编制
10本科应用化学工程师11
石友昌说明
助理
11阿米娜·胡吉硕士分析化学3预研资料收集、方法确认
工程师
资源勘察助理
12徐国强本科7外协作业指导书、样品外送
工程工程师
资源勘查助理
13王亚军本科7外协作业指导书、样品外送
工程工程师
高级工程实验方案编写、审核编制说
14龚仓硕士材料化学12
师明
(四)计划参与方法精密度协作试验单位
2022年8月至10月,选择了地质行业8家有相关测试经验的并
且有资质的实验室,发放了标准分析方法草案和协作试验样品,对《第
35部分:硒量的测定氢化物发生-原子荧光发射光谱法》进行协作
试验。这9家实验室为:
4
(1)中国地质调查局昆明自然自然综合调查中心
(2)中国地质调查局西安矿产资源调查中心
(3)中国地质调查局军民融合地质调查中心
(4)中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心
(5)中国地质调查局海口自然资源综合调查中心
(6)中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心
(7)新疆维吾尔自治区矿产实验研究所
(8)新疆维吾尔自治区有色地勘局测试中心
(9)中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心心
这9家实验室都具有地质实验甲级资质和检验检测机构资质认
定证书,保证了协作实验的质量水平。
二、标准编制原则和确定主要内容的论据
(一)标准编制原则
分析方法技术成熟可靠,有广泛的应用基础;分析技术比较先进,
有助于先进技术方法的推广应用;提高工作效率并尽量降低使用成本;
标准方法制定过程中尽量选择化学试剂用量在满足试验条件情况下,
用量少或尽量不用的,符合绿色环保检测理念。标准方法应同时具备
普适性、适用性、先进性、可证实性及规范性原则。
(二)确定标准主要内容的依据
标准方法的整体结构和内容编写方法国家标准有统一要求和规
定,我国各级标准应按照我国最新发布的国家标准:标准化工作导则、
指南和编写规则的规定进行编写。尤其应遵循《GB/T1.1-2020标准
化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定编写。
方法标准还要参照《GB/T20001.4-2015标准编写规则第4部分:试
验方法标准》、《GB/T14505-2010岩石和矿石化学分析方法总则及
5
一般规定》、本方法的专业术语和定义以《测量方法与结果的准确度
(正确度与精密度)第一部分总则与定义》(GB/T6379.1-2004)、
《合格评定化学分析方法确认和验证指南》(GB/T27417-2017)、
《标准样品工作导则第2部分:常用术语及定义》(GB/T
15000.2-2019)等规范为准则;结果的保留及数值修约应符合《数值
修约规则与极限数值的表示和判定》(GB/T8170-2008);技术指标、
质量参数应满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T
0130-2006)要求。
本方法的主要实验参数是通过相关的条件试验来确定的。本标准
的主要技术指标包括方法检出限、测定范围(方法定量限~方法测定
上限)、精密度、正确度等。
1、方法检出限(MDL)
方法检出限(MDL)是指特定分析方法在给定的置信度内可从
样品中检测出待测物质的最小浓度或最小量。所谓“检出”是指定性检
出,即判定样品中存有浓度高于空白的待测物质。采用12个实验室
全流程试剂空白,按照方法附录中规定的仪器条件,将仪器调整到最
佳状态,连续测定值的3倍标准偏差相当的分析物浓度,按3S作为
方法检出限。
2、方法定量限(MQL)
方法定量限(MQL测定范围下限)是指特定分析方法中,分析
物能够被识别、检测并报出数据的最低浓度,也就是说其置信度要比
方法检出限更高,就是测定范围的下限。本文件采用12个实验室全
流程试剂空白平行测定12次,计算标准偏差S,10S作为定量限。
3、方法测定范围上限
线性范围是指特定分析方法中,方法的校准曲线的直线部分所对
6
应的待测物质的浓度或量的变化范围。配制一系列的标准系列,由低
到高分别检测,当有拐点出现时,即为曲线线性的最高点,从而确定
检测的线性范围,同时参考检出限,确定方法测量范围。依据HJ
168-2020《环境监测分析方法标准制订技术导则》,方法测定范围上
限的浓度是根据校准曲线线性范围上限乘以稀释倍数确定的。
4、精密度和正确度
选择不同类型、不同水平的硅酸盐岩石、水系沉积物、土壤标准
物质精密度和正确度是通过按照GB/T6379.1-2004《测量方法与结果
的准确度(正确度与精密度)第1部分:总则与定义》的要求,邀请
了9个实验室参加方法准确度协作试验,将7个精密度协作试验样品
发放到9家实验室,要求对所接受的精密度试验样品所测试的元素提
供4个独立分析数据,然后根据GB/T6379.2-2004《测量方法与结果
的准确度(正确度与精密度)第2部分:确定标准测量方法重复性与
再现性的基本方法》来对数据统计计算,计算出各元素重复性标准差
Sr和重复性限r、再现性标准差SR和再现性限R、以及它们和含量水
平m之间的函数关系式。正确度是依据《测量方法与结果的准确度
(正确度与精密度)第4部分:确定标准测量方法正确度的基本方法
(GB/T6379.4-2004)》计算出测量方法的偏倚δ。
三、主要试验(或验证)的分析、综述报告、技术经济论
证及预期的经济效果
(一)样品分析方法的确定
本方法对前处理条件及仪器条件进行优化,从混酸溶体系及用量、
对溶液稀释倍数、盐酸还原效率、灯电流、负高压、载气流速、还原
剂浓度及稳定时间、载流酸度、盐酸介质酸度和加入铁盐量、干扰消
除等方面进行详细探究,确定最佳的样品前处理和HG-AFS仪器测定
7
条件,测定硅酸盐岩石样品硒总量。确定方法检出限及测量范围,精
密度和正确度,建立操作简便、快速准确的适合大批量地质样品微量
/痕量硒的分析方法。
(二)样品前处理条件实验研究
1、试剂选择及空白试验
由于硅酸盐岩石样品中硒含量普遍偏低,因此对所用试剂空白的
控制尤为重要,试验所用试剂应尽量选择优级纯,并严格进行空白试
验。试剂空白值小于检出限时,则质量符合要求。
2、酸消解体系的选择
在土壤和水系沉积物样品的行业检测标准中,针对土壤和水系沉
积物样品中硒的分析,大都采用HNO3+HClO4消解体系。由于硅酸
盐岩石样品中硅含量普遍较高,HNO3+HClO4消解体系不能完全破坏
硅-氧晶格,被晶格包裹的硒不能完全溶出,可能导致测量结果偏低。
因此,针对硅酸盐岩石样品的分解,本实验拟加入一定量的氢氟酸,
达到完全分解样品的目的。选择岩石国家一级标准物质GBW07108
(ωSe=0.09μg/g)、土壤标准物质GBW07448(ωSe=0.24μg/g)、水
系沉积物标准物质GBW07381(ωSe=8.75μg/g),称取试样0.5000g,
取三份试样以HNO3:HClO4=10:2消解体系经程序升温对样品进行分
解,另取三份试样以HNO3:HClO4:HF=10:2:10消解体系经程序升温对
样品进行分解完全,盐酸还原后,同一曲线条件下测定,标准物质测
量结果见表2-1。
表2-1消解体系对硒测试结果的影响,n=3
有证标准推荐值不同消解体系Se测定值,μg/g
物质μg/gHNO3-HClO4HNO3-HF-HClO4
GBW071080.090.0800.08500830.0900.0920.090
GBW074480.240.2260.2210.2250.2440.2350.240
GBW073818.758.548.468.558.758.768.73
8
试验结果表明,经HNO3-HClO4消解后的测定结果偏低,而
HNO3-HF-HClO4体系分解后的结果更接近标准物质真值,因此,本
实验选择最佳溶矿体系为:HNO3-HF-HClO4。
3、氢氟酸加入量的选择
如果HNO3:HClO4:HF消解体系效果更好,为保证样品分解完全
的前提下加入氢氟酸量最少,选取岩石标准物质GBW07108(ωSe=0.09
μg/g)、土壤标准物质GBW07448(ωSe=0.24μg/g)、水系沉积物标
准物质GBW07381(ωSe=8.75μg/g),分别在HNO3:HClO4=10:2消
解体系中加入1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL、10.00mL氢氟
酸,同一曲线条件下测定,标准物质测量结果见表2-2。
表2-2氢氟酸加入量对硒测试结果的影响,n=3
有证标准推荐值Se测定值,μg/g
物质μg/g氢氟酸1mL氢氟酸3mL氢氟酸5mL氢氟酸7mL氢氟酸10mL
0.0760.0820.0910.0940.092
GBW071080.090.0790.0790.0930.0890.087
0.0770.0810.0950.0920.090
0.210.220.2430.230.23
GBW074480.240.220.230.240.230.24
0.220.220.230.240.23
8.558.598.708.758.66
GBW073818.758.608.638.698.708.72
8.578.608.758.698.75
实验表明:在不同酸加入量条件下测定结果的正确度发现,当加
氢氟酸加入量小于5mL时,三个标准物质Se测量结果普遍偏低,当
加氢氟酸加入量为5mL~10mL时,Se测量结果更稳定且接近真值,
因此选择氢氟酸的加入量为5mL。
4、定容体积的选择
分别称取岩石标准物质GBW07108(ωSe=0.09μg/g)、土壤标准
物质GBW07448(ωSe=0.24μg/g)、水系沉积物标准物质GBW07381
9
(ωSe=8.75μg/g)0.5000g各三份,消解后分别定容至10.0mL、25.0mL、
50mL聚乙烯管中,在保证稀释液最佳酸度和Fe3+浓度的前提下,同
一曲线条件下测定,标准物质测量结果见表2-3。
表2-3定容体积对硒测试结果的影响,n=3
有证标准推荐值Se测定值,μg/g
物质μg/g定容体积10mL定容体积25mL定容体积50mL
0.0870.0900.086
GBW071080.090.0960.0920.085
0.0840.0890.091
0.220.240.24
GBW074480.240.240.240.23
0.230.240.24
8.708.778.65
GBW073818.758.778.788.73
8.678.738.72
实验表明:样品定容至10mL时,标准物质测试结果波动较大,
且结果偏高,原因可能是将消解后试样全部冲入比色管时,还未洗净
烧杯内壁,洗液体积已到达刻线,且底部沉淀较多,造成较大的体积
偏差;当样品定容至50mL时,稀释倍数为100倍,因为岩石样品中
硒含量普遍较低的情况,样品测量值集中测定下限附近,容易因仪器
波信号波动引起测量误差。因此,参考测试数据,综合考虑,称样质
量为0.5000g时,选择定容体积为25mL。
5、消解温度的选择
因本试验采取敞口酸溶体系,有研究表明消解温度过低,样品分
解不完全;温度过高,酸挥发过快导致样品分解不完全,导致样品结
果偏低。故本实验采取分步升温手段,将加入混酸的样品置于110℃
电热板上消解一小时,然后升温至140℃、150℃、160℃、180℃、
200℃至有大量高氯酸烟冒出时为终点。选岩石标准物质GBW07108
(ωSe=0.09μg/g)、土壤标准物质GBW07448(ωSe=0.24μg/g)、水
10
系沉积物标准物质GBW07381(ωSe=8.75μg/g)进行消解温度试验,
实验数据见表2-4。
表2-4程序升温试验对硒测试结果的影响,n=3
推荐先升温至110℃(保温1.0h),Se测定值/μg/g
有证标准
值140℃至150℃至160℃至180℃至200℃至
物质
μg/g冒白烟冒白烟冒白烟冒白烟冒白烟
(50..50-862)h(40..50-854)h(30..50-848)h(20-.029.50)h(10..50-827)h
GBW071080.090.0860.0850.0850.0910.086
0.0830.0870.0870.0920.088
0.210.220.220.240.23
GBW074480.240.220.220.230.240.23
0.210.210.230.230.23
8.558.608.698.758.70
GBW073818.758.528.558.708.748.68
8.458.608.668.738.69
实验表明:采取110℃消解1h,再升温至200℃消解的方法,温
度过高造成硒挥发,测定结果偏低。选择110℃消解1h,再升温至
180℃消解的方法时长约为(2-2.5)h,样品消解时间短,且样品的测
定结果接近标准物质推荐值。
6、浓盐酸还原方式的选择
样品消解结束后,需加入一定量的浓盐酸,使六价硒转化为四价
硒。试验样品取下后趁热加酸还原、加酸后100℃电热板放置加热5
min和沸水浴中加热10min等三种方法的还原效率,选岩石标准物质
GBW07108(ωSe=0.09μg/g)、土壤标准物质GBW07448(ωSe=0.24μg/g)、
水系沉积物标准物质GBW07381(ωSe=8.75μg/g)进行盐酸还原方式
实验数据见表2-5。
表2-5还原条件对硒测试结果影响,n=3
有证标准推荐值Se测定值,μg/g
物质μg/g趁热加酸还原100℃电热板沸水浴中(10min)
0.083(05.m08in7)0.088
GBW071080.090.0800.0900.093
0.0850.0920.090
11
0.230.240.24
GBW074480.240.230.230.24
0.220.240.23
8.668.778.69
GBW073818.758.708.748.75
8.698.728.74
实验表明:三种还原方式还原效率并无明显差别,但趁热加酸还
原时,试样溶液迸溅剧烈,容易造成样品损失,沸水浴加热的方式操
作繁琐且耗时较长,因此本方法选择100℃电热板放置加热5min的
盐酸还原方式。
(三)测试条件实验研究
1、灯电流的选择
固定其他仪器条件,改变灯电流的大小,分别选取灯电流为30
mA、40mA、50mA、60mA、70mA、80mA条件下,分别测定2.5
μg/L硒标准溶液荧光强度随灯电流变化趋势如图1-1所示。
图1-1荧光强度随灯电流变化趋势图
实验表明:随着灯电流的增加,硒的荧光信号值逐渐增大,在40
mA~80mA时硒的荧光信号值较大,硒元素测量重现性相对较好。但
是,当灯电流达到40mA时,火焰噪声不断增加,空白升高幅度较
大。综合考虑到空白影响和空心阴极灯使用寿命等因素影响,选取灯
电流为40mA。
2、负高压的选择
12
固定其他仪器条件,改变负高压的大小,分别选取负高压为240
V、260V、270V、280V、290V条件下,分别测定2.5μg/L硒标准
溶液荧光强度随负高压变化趋势如图1-2所示。
图1-2荧光强度随负高压变化趋势图
实验表明,随着负高压的增加,硒的荧光信号值逐渐增大。同时,
随着负高压的增加,仪器噪声不断增加,信噪比变差。综合考虑硒的
灵敏度和空白变化情况,实验选取负高压为260V。
3、载气流量的选择
固定其他仪器条件,改变载气流量,分别选取200mL/min、300
mL/min、400mL/min、500mL/min、600mL/min、700mL/min载气流
量下,分别测定2.5μg/L的硒标准溶液荧光强度随载气流量变化趋势
如图1-3所示。
图1-3荧光强度随载气流量变化趋势图
实验表明:载气流量为200mL/min~400mL/min时,随着载气流
13
量的增加荧光强度逐渐增大,增加至一定程度范围400mL/min~700
mL/min时荧光强度随载气流量的增加反而降低,精密度变差。原因
是载气流量过低时,难以迅速将氢化物带入石英炉从而使荧光强度偏
低,且氩氢火焰会很小且不稳定,测量的重现性差;流量适中时,
荧光强度能够达到一个相对较高且稳定的水平,仪器的灵敏度也较高;
流量过高:载气流量过大会因SeH4具有稀释效应将硒原子浓度冲稀,
导致能够被激发产生荧光的硒原子数目减少,从而降低荧光强度,同
时载气流量过大会携带更大量的水蒸气进入氩氢火焰,使得火焰噪声
加大,荧光猝灭效应加剧。综上,选用载气流量为400mL/min。
4、还原剂浓度及稳定时间的选择
固定其他仪器条件,改变还原剂硼氢化钾浓度(硼氢化钠)浓度,
分别配制5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L硼氢化钾(硼氢化
钠),分别测定2.5μg/L的硒标准溶液荧光强度随硼氢化钾浓度变化
趋势如图1-4所示。
图1-4荧光强度随硼氢化钾浓度变化趋势图
实验表明:随硼氢化钾浓度增大,荧光强度值逐渐增大,当硼氢
化钾浓度为20g/L时,荧光强度趋于平缓且稳定且分析灵敏度变化不
大,测定重现性相对较好。过大的硼氢化钾浓度会造成大量氢气的产
生会使火焰体积增大、形状改变,影响原子化效率和荧光信号的传输
14
与检测,使荧光信号出现波动,同时本着试剂节约的角度,选择随硼
氢化钾浓度为20g/L。
针对硼氢化钾溶液展开还原剂稳定时间试验,在环境温度恒定、
仪器设备持续稳定的状态下,分别测定新配置溶液放置1.0h、2.0h、
3.0h、4.0h、5.0h、6.0h、7.0h、8.0h时,分别测定2.5μg/L的硒
标准溶液荧光强度随还原剂稳定时间变化趋势如图1-5所示。
图1-5荧光强度随还原剂稳定时间变化趋势图
实验表明:在环境温度恒定,仪器设备持续稳定的状态下,硼
氢化钾溶液在放置4h,还原效率变化不大,但随着放置时间增长,
还原效率大幅度下降,因此选择还原最佳稳定时间为4h,尤其是夏
季超过4h不建议继续使用。
5、载流酸度的选择
原子荧光分析通常选择稀盐酸作为载流,载流酸度的选择通常与
试样酸度介质保持一致,但因为硒的测量介质酸度较大,如用同样浓
度的载流则会造成盐酸消耗过大,造成不必要的浪费。分别配置5.0%、
10.0%、5.0%、20.0%、25%的盐酸载流,分别测定2.5μg/L的硒标
准溶液荧光强度随载流随酸变化趋势如图1-6所示。
15
图1-6荧光强度随载流酸度变化趋势图
实验表明:当载流酸度5%~10%时,响应值随着盐酸浓度逐渐
增大,10%~25%响应值趋于稳定,且测试精密度较好,本着节约实
际的角度选择最佳载流浓度为10%。
6、HCl介质酸度和铁盐加入量的选择
HCl浓度的选择应考虑试样消解液成分复杂,有各种干扰因素的
存在,测定硒时各种元素的干扰的抑制与掩蔽效果,和选用的酸度和
加入铁盐的量都有很大关系。分别以5%、10%、15%、20%、25%、
30%、40%HCl作为介质配制2.5μg/L的硒标准溶液荧光强度随盐酸
酸度变化趋势如图1-7所示。
图1-7荧光强度随盐酸浓度变化趋势图
实验表明:同一浓度点的测定信号强度随着HCl介质的浓度的
16
增加,当浓度在20%~30%时,空白信号值稳定,且信号强度达到最
高值,当HCl浓度达到40%时,对硒的测定有一定的抑制作用,使
得检测信号有一定的回落。另有文献表明:当样品中盐酸浓度高于
2+4+
23%时,可抑制Cu还原为Cu~0和Pb生成PbH4,有效降低了Cu
的负干扰和Pb的正干扰,因此,将盐酸介质浓度定为25%。
由于Fe3+需要与酸度保持合适比例才能控制干扰。因此,确定
HCl浓度为25%之后,按照样品选取最佳前处理条件,选择岩石国
家一级标准物质GBW07107(ωSe=0.75μg/g)、土壤标准物质
GBW07448(ωSe=0.24μg/g)、水系沉积物标准物质GBW07381(ω
Se=8.75μg/g)按流程消解,分别加入铁盐溶液(ρFe=10mg/mL)后
浓度分别为0.6mg/mL、0.8mg/mL、1.0mg/mL、1.2mg/mL、1.4mg/mL、
1.6mg/mL、1.8mg/mL、2.0mg/mL时溶液荧光强度随Fe3+浓度变化
趋势如图1-8所示。
实验表明:随着Fe3+浓度增大,硒的灵敏度提高,Fe3+浓度为1.0
mg/mL时,达到最大值,随着Fe3+浓度继续增加,硒的灵敏度不再有
显著增加。因此,本方法选择铁盐浓度为1.0mg/mL(即当样品定容
体积为25mL时,铁盐加入量为2.5mL)。
(a)GBW07107(b)GBW07448(c)GBW07381(c)
图1-8GBW07107(a)、GBW07448(b)、GBW07381(c)随Fe3+浓度变化趋势图
(四)干扰实验研究
本实验采用在25%的盐酸介质,1.0mg/mL铁盐存在的条件下,
17
对硅酸盐岩石样品中的硒进行测定。郭小伟等研究发现,在铁盐存在
下,下列元素量不大于括号所标出的量(微克)时不干扰硒的测定。
铜(150),铋(50)、镍(1000)、钴(1000),镉(1000)、锶(2500)、钡(10000)、
铍(1000)、钨(1000)、锡(100)、钌(5)、铂(5)、银(0.5)、钯(0.1)、锌(5000)、
铅(1000).钼(1000)、钒(1000)、铬(2000)、锰(1000),碲(100)、砷(100)、
锑(100)、锗(10).钍(200)、金(0.5)、镓(20)、铟(25)、汞(100)、铊(100)、
镧(10000)、铈(50000)、铀(1000)。在氢化物发生-原子荧光法测定硅
酸盐矿物硒分析中分析中,硅酸盐矿物中的主要成分如Al、Fe、Ca、
---2-3-
Mg、Na、K、Ti及Cl、F、NO3、SO4、PO4等并不干扰元素Se
的测定。
经查阅文献发现,适当增加被测溶液的酸度,可加大小颗粒物的
溶解度,同时在溶液中加入Fe3+盐作为减缓剂,提高干扰离子的氧
化还原电位,可消除如Cu、Pb、Zn、Ni、Bi、Hg、As、Sn、Sb、
Ge等元素的干扰。为了验证高酸度-铁盐体系是否可以有效掩蔽共存
干扰元素对硒测定结果的干扰,按下表的量将一下可能存在的干扰离
子加入8.0μg/L的硒标准溶液中回收率结果如表2-6所示。
表2-6共存元素的干扰试验数据
共存不加铁盐加入铁盐
序号加入量/(μg)
元素硒回收率/%硒回收率/%
1Au0.0265.796.3
2Ag0.02101.297.8
3Zn100105.1102.8
4Ni30112.4101.0
5Pb30110.4104.1
6Co30114.4104.9
7Cu510.8103.2
8As492.8103.4
9Sb4106.0102.1
10Sn489.0102.8
11Hg412.598.7
18
12Bi265.2102.1
13Te4111.097.1
14Ge0.497.297.5
实验表明:发现加入铁盐前后,硒的回收率差异明显,加铁盐对
干扰元素对Au、Cu、Bi、Sn元素产生的负干扰,以及Pb、Co、Ni、
Te等元素产生的正干扰改善明显。
(五)方法检出限和测定范围的确定
在一组100mL容量瓶中,加入50mL盐酸溶液(1+1),分别
移取100ng/mL硒标准溶液0.00mL、1.00mL、2.00mL、5.00mL、
10.00mL、20mL,移取1000ng/mL硒标准溶液5.00mL,再加入三
氯化铁溶液(ρFe=10mg/mL)10mL,放置室温后用去离子水定容至
刻度,混匀放置30min测定,标准工作溶液浓度见表2-7。
表2-7硒标准工作溶液浓度
标准系列点S0S1S2S3S4S5S6
浓度(ng/mL)0.001.002.005.0010.0020.0050.00
利用上述工作曲线,对实验室全流程试剂空白平行测定12次,
计算标准偏差S,按3S作为检出限,10S作为定量限。经过实验测量
后确定的硒元素的检出限及检测下限见表2-8。
表2-8方法检出限、检测下限
元素(Se)样品空白,n=12
Se空白测定值/0.0140.0110.0080.0090.0120.014
µg/g0.0090.0080.0120.0060.0070.006
标准偏差S/µg/g0.0028
方法检出(3S)/µg/g0.0084
检测下限(10S)/µg/g0.028
按3S计算,得本方法检出限为0.0084μg/g。按10S计算检测下
限为0.028μg/g。
当实际岩石样品硒含量相对较高时,可适量减小称样量和增大
定容体积得到更宽的检测上限。本方法试料量与定容体积及检测上限
19
详见表2-9。
2-9试料量与定容体积及检测上限
大致含量取样量定容体积曲线最高点浓检测上限
μg/ggmLμ度g/Lμg/g
<2.50.5252.50
2.5~250.52550.025.0(稀释10
25~500.1100倍50).0
1、当称样量0.5g、定容体积25mL,曲线最高点浓度为50μg/L
时,在样品允许误差范围内允许稀释10倍的条件下,本方法硒检测
上限为25.0μg/g,测定范围:0.028μg/g~25.0μg/g。
2、当称样量为0.1g、定容体积100mL,曲线最高点浓度为50
μg/L时,则本方法硒检测上限为50.0μg/g。测定范围:0.028μg/g~
50.0μg/g。
(六)实验室内精密度和准确度的确定
为验证该方法的精密度和准确度,选择8个国家一级标准物质
GBW07103(GSR-1)、GBW07105(GSR-3)、GBW07108(GSR-6)、
GBW07112(GSR-10)、GBW07980(GSS-38)、GBW07381(GSD-30)、
GBW07729(GSR-20),按照本方法优化后的前处理和仪器最佳测定
条件,对每个标准物质平行分析12次,分别计算每一个标准物质12
次平行测定的相对标准偏差(RSD)来衡量方法的精密度。分别计算
每个标准物质的平均值与标准值之间的相对误差(RE%)和ΔlgC来
衡量方法的准确度,满足DZ/T0130.4-2006《地质矿产实验室测试质
量管理规范第4部分:区域地球化学调查(1:50000和1:200000)样品
化学成分分析》规范要求。精密度、准确度试验数据见表2-10。
表2-10方法精密度和准确度
有证标准物质GBW07103GBW07105GBW07108GBW07111GBW07112GBW07980GBW07381GBW07729
成分Se
测量值0.0420.0670.1050.0260.271.358.7529.8
(µg/g)
20
0.0430.0720.0960.0310.261.328.7729.5
0.0370.0670.1010.0310.261.288.5629.2
0.0410.0740.0930.0270.251.338.5628.9
0.0380.0720.0950.0290.251.258.7529.7
0.0420.0680.0920.0310.261.328.7230.1
0.0410.070.1070.030.251.338.6929.5
0.0380.0680.1020.0310.251.258.7229.2
0.0370.0690.0950.0280.261.268.6629.1
0.0390.0730.0930.0260.261.388.6929.0
0.0410.0680.0920.0280.261.338.5428.6
0.0420.0750.0920.030.261.328.6028.9
平均值(µg/g)0.0400.0700.0970.0290.261.318.6729.3
标准值(µg/g)0.040.0730.0940.030.261.38.7529.7
S(µg/g)0.0020.0040.0060.0020.0060.0420.1190.610
RSD(%)5.375.746.407.642.423.241.382.08
RE(%)0.21-3.773.10-3.33-1.120.77-0.94-1.37
ΔlgC0.001-0.0170.013-0.015-0.0050.003-0.004-0.006
结果评价合格合格合格合格合格合格合格合格
注:结果评价的依据为DZ/T0130.4-2006。
(七)实际样品人员比对
随机选取3个未知含量的实际样品W1(岩石)、W2(水系沉积
物)、W3(土壤),由两名经验丰富的分析人员(分析人员甲、乙)
在相同的试验条件下,统计双样分析的相对双差,评价方法测试水平,
实验数据见表2-11。
表2-11实际样品中硒人员比对实验数据
W1(岩石)W2水系沉积物W3(土壤)
送样编号
测定值平均值测定值平均值测定值平均值
甲结果0.0570.633.45
0.0600.623.35
µg/g0.0630.613.25
乙结果0.0610.623.32
0.0630.6253.405
µg/g0.0640.633.49
RD%-4.08-0.80-1.63
结果评价合格合格合格
注:结果评价的依据为DZ/T0130.4-2006。
分析人员甲、乙针对三件不同含量的实际样品比对结果无明显差
21
异,符合DZ/T0130.4-2006《地质矿产实验室测试质量管理规范第4
部分:区域地球化学调查(1:50000和1:200000)样品化学成分分析》
规范要求。
(八)实验室间协作试验
1、方法精密度协作试验样品的选择
依据DZ/T0451-2023《地质实验测试标准方法研制技术导则》,
协作试验按照GB/T6379.2执行,一般可用结果协作实验室(可用的
实验室不少于8家,协作实验样品不少于5水平,每个实验室都在重
复性条件下对每一水平得到不少于3次的重复性结果。
所选精密度协作试验样品要保证均匀,为节约成本,从已发布或
待发布的标准物质中选取;考虑方法的检出限及测定范围,选择不同
含量水平的试验样品为7件;试验样品尽量包含岩石、水系沉积物、
土壤三种地球化学样品类型,硒元素含量0.040μg/g~8.750μg/g。
本方法选择的7件试样分别为GBW07725(GSR-16)(岩石)、
GBW07107(GSR-5)(岩石)、GBW07108(GSR-6)(岩石)、
GBW07728(GSR-19)(岩石)、GBW07449(GSS-20)(土壤)、
GBW07980(GSS-38)(土壤)及GBW07381((GSD-30)(水系沉
积物),试验样品中各元素的含量见表3-1。
表3-1协作试验样品中硒元素含量:接受参考值
标准物质GBW07725GBW07107GBW07108GBW07728GBW07449GBW07980GBW07381
编号(GSR-16)(GSR-5)(GSR-6)(GSR-19)(GSS-20)(GSS-38)(GSD-30)
水平编号X-1X-2X-3X-4X-5X-6X-7
Se(μg/g)0.0400.0750.0900.2000.9001.3008.75
按照GB/T6379.2-2004《测量方法与结果的准确度第二部分:
22
确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法》、GB/T6379.4-2006
《测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第4部分:确定标准
测量方法正确度的基本方法》的要求,邀请了9家具有检验检测资质
的实验室依据提供的标准分析方法草案,对上述标准物质分别进行4
次独立测定。样品全部以密码的形式分发到参加精密度协作试验的实
验室。依据相关标准规范要求,将检测数据汇总、统计分析,计算方
法的重复性限和再现性限。
参加精密度协作试验的单位基本要求:
(1)承担精密度协作试验的技术人员应具有较高的分析检测能
力与水平;
(2)检测过程中使用的计量器具和仪器设备均应在检定和校准
有效期内;
(3)使用有证标准溶液或基准试剂配制校准工作曲线的标准溶
液,确保量值准确可靠;
(4)所用试剂使用前应进行检查,满足分析测试方法对空白的
要求。实验室代码(编号及简称)见表3-2。
表3-2方法精密度协作试验协作实验室
实验室编号单位名称(简称)
1
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