分析土壤和巖石化學(xué)成分的方法

1、巖石和土壤化學(xué)成分的分析方法一.土壤礦物質(zhì)的主要元素組成二.巖石化學(xué)成分的分析方法一.土壤礦物質(zhì)的主要元素組成 土壤礦物部分的元素組成和復(fù)雜，元素周期表中的全部元素幾乎都能從土壤中發(fā)現(xiàn)，主要的元素有10余種，包括氧、硅、鋁、鐵、鈣、鎂、鈦、鉀、鈉、磷、硫以及一些微量元素如錳、鋅、銅、鉬等等。二.巖石和土壤化學(xué)成分的分析方法 （一）電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS法） 電感耦合等離子體質(zhì)譜是以等離子體為離子源的無(wú)機(jī)質(zhì)譜分析技術(shù)。具有靈敏度高、精確、譜線相對(duì)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)線性范圍廣、可同時(shí)進(jìn)行多元素快速分析等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前分析稀土元素最常用的方法。1.儀器ICP-MS電感耦合等離子體質(zhì)譜儀微波消

2、解儀2.實(shí)驗(yàn)方法 （1）試劑的準(zhǔn)備和標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備 （2）樣品的分析處理 A.密閉酸溶 B.敞口溶解 C.堿熔 D.微波消解3.應(yīng)用 封閉壓力酸溶ICP-MS直接測(cè)定土壤、巖石和沉積物中44個(gè)元素:Li、Be、 Sc、Ti、V 、 Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、 As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、In、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、T1、Pb、Bi、Th、U。 （二）電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES法） ICP -AES法全稱電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種

3、新型無(wú)機(jī)元素分析測(cè)試技術(shù)，是以電感耦合等離子體為激發(fā)光源的原子發(fā)射光譜分析技術(shù)。 ICP -AES法不僅具有高效、高準(zhǔn)確度、低檢出限、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且操作簡(jiǎn)便、分析過(guò)程簡(jiǎn)單，可同時(shí)進(jìn)行多元素快速分析，目前已廣泛應(yīng)用。1.基本原理 原子發(fā)射光譜法是以測(cè)量物質(zhì)內(nèi)部能級(jí)躍遷時(shí)輻射波長(zhǎng)和強(qiáng)度為基礎(chǔ)的光學(xué)分析法。ICP-AES是以電感耦合等離子體為激發(fā)光源的原子發(fā)射光譜分析技術(shù)。組成物質(zhì)成分的各種元素化合物或單體，在等離子體的高溫條件下解離為原子或離子，激發(fā)輻射出各種不同特征波長(zhǎng)的復(fù)合光，經(jīng)過(guò)單色儀分光記錄后，得到一系列代表組分中各元素的特征譜線，根據(jù)其特征光譜的波長(zhǎng)可進(jìn)行定性分析，根據(jù)光譜的強(qiáng)度

4、可進(jìn)行定量分析。2.儀器ICP-8000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀微波消解儀3.實(shí)驗(yàn)方法（1）主要試劑和制備標(biāo)準(zhǔn)溶液 （2）樣品分析處理 稱取一定重量試樣于微波消解罐中，加入少量蒸餾水潤(rùn)濕樣品，加入一定量HCL, HN03, HF，蓋好安全閥后，將消解罐放入微波爐消解系統(tǒng)中，設(shè)置微波消解系統(tǒng)的最佳分析條件，消解完全后取出，在趕酸器中待白煙冒盡后，取下冷卻，加入一定量HCl后移至25 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，靜置后上機(jī)測(cè)定。同樣條件下做樣品空白試驗(yàn)。4.消解方法之酸溶和堿熔 現(xiàn)有文獻(xiàn)主要包含堿熔ICP-AES測(cè)定和酸溶ICP-AES測(cè)定兩類，其中堿熔法有過(guò)氧化鈉全熔或碳酸鈉一氧

5、化鋅半熔ICP - AES測(cè)定，但其不足在于引入較多的鹽類，使溶液離子濃度增加，空白值增大，也會(huì)導(dǎo)致炬管堵塞。而酸溶分解試樣的ICP -AES測(cè)定多用于冶金、土壤、水泥、生物等構(gòu)成比較簡(jiǎn)單的樣品，也可用于對(duì)巖石礦物的測(cè)定。5 .ICP-AES的不足 ICP-AES的不足: 靈敏度遠(yuǎn)低于ICP-MS，檢出限對(duì)某些痕量超痕量元素仍顯不足。比如稀土元素、鉑族元素，其分析能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于ICP-MS技術(shù)。 譜線復(fù)雜，光譜干擾比較嚴(yán)重。（三）X射線熒光光譜法（XRF法） X射線熒光光譜法是基于對(duì)X射線照射樣品后所產(chǎn)生的特征X射線熒光的波長(zhǎng)與強(qiáng)度進(jìn)行定性、定量的儀器分析方法，是各種無(wú)機(jī)材料中主組分分析最重要的

6、分析技術(shù)。適合于各類固體樣品中主、次、痕量多元素同時(shí)測(cè)定，分析精密度、準(zhǔn)確度可與經(jīng)典化學(xué)法媲美。1.基本原理 X射線是一種波長(zhǎng)較短的電磁輻射，能量范圍在0. 1 100 keV之間。如果用X射線管發(fā)出的一次X射線照射樣品，樣品中元素的內(nèi)層電子受其激發(fā)，可產(chǎn)生特征X射線熒光，或稱為二次X射線。通過(guò)測(cè)量和分析樣品產(chǎn)生的X射線熒光，即可對(duì)被測(cè)樣品中的元素進(jìn)行定性和定量分析。2.優(yōu)點(diǎn) （1）適合于各類固體樣品中主、次、痕量元素的同時(shí)測(cè)定。 （2）X射線熒光光譜來(lái)自電子在原子內(nèi)層能級(jí)之間的躍遷，基本不受化學(xué)鍵的影響，譜線簡(jiǎn)單，光譜干擾少。 (3)可分析的元素種類多。3.缺點(diǎn) XRF的不足: 檢出限不夠低

7、，不適于分析超輕元素。 定量分析校準(zhǔn)依賴標(biāo)樣，分析液體程序比較麻煩。4.樣品的制備 X射線熒光法的最大的特點(diǎn)之一是可以直接(非破壞性)分析固體、液體、粉末等各種各樣的物料。其分析結(jié)果會(huì)受采樣方法和放入容器中的方式的影響。 X射線熒光法可分析的樣品類型多種多樣，樣品制備方法各異。經(jīng)充分粉碎后的粉末樣品的代表性的制樣方法是： （1）壓片法 （2）玻璃熔片法 （3）松散粉末法。（四）原子吸收光譜法（AAS法） 原子吸收光譜法是基于蒸汽相中待測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)其共振線輻射吸收強(qiáng)度來(lái)測(cè)定試樣中該元素含量的一種儀器分析方法 無(wú)機(jī)元素分析系統(tǒng)主要由ICP-MS,ICP-AES,XRF等多元素分析組合而成。不

8、過(guò)，在缺少大型儀器的一些實(shí)驗(yàn)室中該技術(shù)仍起著重要作用，在裝備了ICP AES,ICP MS的實(shí)驗(yàn)室中仍有一些應(yīng)用，主要解決Ag,Cd,Au等困難元素的分析。原子吸收光譜技術(shù)的致命弱點(diǎn)就是它主要用于單元素分析，一次只能測(cè)定一個(gè)元素1.AAS基本原理 原子吸收光譜法是基于蒸汽相中待測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)其共振輻射的吸收強(qiáng)度來(lái)測(cè)定試樣中該元素含量的一種儀器分析方法。在通常情況下，原子處于基態(tài)。當(dāng)特征輻射(比如空心陰極燈銳線光源)通過(guò)原子蒸汽時(shí)，基態(tài)原子就從入射輻射中吸收能量，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，原子發(fā)生共振吸收，產(chǎn)生該種原子特征的原子吸收光譜。吸光度與試樣中被測(cè)元素的含量成正比，因此通過(guò)測(cè)量吸光度來(lái)進(jìn)行

9、定量分析。2.儀器WA2081原子吸收分光光度計(jì)3.AAS特點(diǎn)（1）選擇性好。原子吸收光譜是元素的固有特征，信號(hào)監(jiān)測(cè)具有良好的專一性。（2）精密度高（3）應(yīng)用范圍廣（4）石墨爐AAS靈敏度高4.AAS的缺點(diǎn) （1）火焰AAS靈敏度不足。霧化效率低，氣相原子濃度受大量火焰氣體稀釋。 (2)難熔元素如B,Si,Ti,Zr,Nb,Ta,稀土元素等易形成難解離氧化物，原子化效率低。 (3)復(fù)雜基體分析中化學(xué)干擾較嚴(yán)重，往往需要使用基體改進(jìn)劑。 (4)校準(zhǔn)曲線線性范圍較窄，通常為兩個(gè)數(shù)量級(jí)。 (5)單元素測(cè)定，分析效率低。5.AAS的應(yīng)用 目前，省級(jí)地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室已陸續(xù)裝配ICP-MS和新一代的X射線熒光光譜，AAS所承擔(dān)的分析元素僅保留有特色的一些元素，比如Li,