吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林 长春 130026
随着工业化和城市化的加深, 城市土壤重金属污染状况愈发严重, 而传统的实验室化学分析方法例如电感耦合等离子体质谱法分析周期较长, 易产生废弃实验试剂二次污染环境。 便携式X荧光光谱法是一种可以在野外现场直接进行快速、 无损分析的测试手段, 而基体效应是影响该方法测试准确度和精密度的最主要因素。 当今较为常用的校正方法为传统线性回归法, 该方法受离群值影响较大, 处理后数据依然存在较大的偏差。 本研究通过将常量元素的测试数据加入到待测元素的校正方程中, 来减弱测试过程中基体效应的影响。 利用便携式X荧光光谱仪对吉林大学各校区土壤样品的Cr, Ni, Cu, Zn和Pb重金属含量在原位条件下进行了快速测试, 探究了对各重金属元素基体效应影响最大的常量元素, 并结合偏最小二乘法及多元线性回归对原始谢尔曼方程进行调整, 利用电感耦合等离子体质谱法作为参照, 通过新方程对各重金属元素进行了基体效应校正, 通过统计学参数对比该方法处理后的数据和经传统线性回归法处理后的数据的区别, 并通过对应分析综合分析元素及样品间的相关性。 结果表明常量元素是基体效应影响的重要元素, 基于不同常量元素的基体效应校正方程效果较好, 适用性Cr>Pb>Zn>Ni>Cu, 校正后数据质量得到了明显提高, 决定系数增大, 回归图像更加集中, 平均绝对误差、 均方根误差等参数均进一步减小, 校正效果优于传统的线性回归法。 基体效应校正法主要是通过减小离群值的偏离程度来减小数据总体的平均误差和离散程度。 处理后数据满足定量分析要求, 可以推广至便携式X荧光光谱法对于土壤重金属快速的大面积扫面测试, 检测环境质量。 同时对应分析是一种多维数据维度与多维数据维度之间的分析方法, 用于多种变量间的分类与相关性分析具有非常优秀的效果。
便携式X荧光光谱 基体效应 对应分析 土壤 重金属 Portable X-ray fluorescence Matrix effect Correspondence analysis Soil Heavy metal 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2309
吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林 长春 130026
利用原子吸收光谱法进行地质样品中微量元素含量的测定简便、 快速、 准确、 经济, 目前在地质实验室中得到了广泛应用。 然而复杂的前处理流程和测试过程都会不可避免地引入不确定度。 根据《检验和校准实验室能力的通用要求》, 实验室应适当进行测量结果不确定度的评定。 本研究利用电热板消解, 火焰原子吸收光谱法, 测定国家标准岩石样品与采自胶东曲家金矿岩心样品中铜、 铅和锌的含量。 以空白样品测试结果标准偏差的三倍作为仪器检出限。 标准样品及岩心样品测试结果均符合DZ/T 0130.3—2006中关于测试准确度与精密度的要求。 在实验室内部, 采用自下而上的方法进行测量结果不确定度的评定, 确定了测量不确定度的来源, 包括样品称量、 样品定容、 样品消解、 标准系列的配制、 标准曲线最小二乘拟合及重复性测量, 准确计算了六个不确定分量的大小及扩展不确定度。 其中, 后四个分量是测量结果不确定度的主要来源。 结果显示标准样品中铜、 铅和锌含量测量结果不确定度均小于标准证书中给定的不确定度, 岩心样品中铜、 铅和锌的含量分别为(4.965±0.383), (36.415±2.449)和(30.818±0.736)μg·g-1。 对六个来源的不确定度进行比较, 提出采用该方法测量岩石样品中铜、 铅和锌含量时的几点改进: 调整取样量或定容体积来提高待测溶液中元素浓度及吸光度、 调整标准系列浓度使其与待测溶液中元素浓度相近、 增加标准点和待测溶液测量次数、 尽量使用相对标准不确定度小的移液管进行稀释操作等。 将测量结果不确定度的评定作为有效工具, 指导改进分析方法及测试流程, 在岩石样品微量元素含量准确测定工作中具有重要的意义。
原子吸收光谱 不确定度 岩石 铜 铅 锌 Atomic Absorption Spectrometry Uncertainty Rock Copper Lead Zinc 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2101
吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林 长春 130026
曲家金矿地处胶东地区招远-莱州金成矿带, 是深部地质找矿的新成果, 岩心样品获取不易, 因此采取便携式XRF仪进行测试分析, 便携式XRF仪具有体积较小方便携带、 分析速度比较快和不需要破坏样品三大特点, 可以快速的得到分析结果并且不损失岩心样品。 研究可分为三个方面: 利用岩性相似且拥有准确化学分析数据的冀东岩石样品确定测试曲线并建立数学模型, 再用便携式XRF仪对曲家金矿岩心样品进行测试, 经过校正和补充后得到一批测试数据; 选取部分样品进行粉碎处理并用传统的台式X荧光分析仪进行测试, 并将便携式XRF仪与台式X荧光分析仪的测试结果进行拟合和对比; 利用数据进行曲家金矿地球化学特征分析, 得到曲家金矿岩心元素组成、 元素垂向分布特征及元素共生组合。 结果表明, 便携式XRF仪对岩石样品的测试分析结果准确可靠, 测试误差在允许范围之内, 准确度与传统分析测试技术相比稍逊, 但运用于野外现场进行定性分析和半定量分析完全没有问题。 经数学模型校正与补充的便携式XRF仪测试数据与台式X荧光分析仪的测试数据拟合效果良好, 影响便携式XRF仪测试岩石样品准确度的因素主要是岩石样品成分分布不均一, 岩石样品的粒级越小, 成分越均一, 则测试误差越小。 测试时应该尽量选取成分较为均一的地方, 或者测试前观察手标本, 按照成分比例等权分配测试点位, 并且尽量多次测试取平均值。 利用测试数据进行曲家金矿地球化学研究, 将分析结果与已知地质状况对比, 具有非常高的吻合性, 从另一个角度证实了便携式XRF仪测试数据的可靠性。 岩心样品整体上Si和Al含量较高, 从围岩进入破碎带, K, Ca和S等常量元素及Cu, Pb和Zn等金矿床指示元素均发生富集。 研究结果总体表明便携式XRF仪在曲家金矿中的应用效果良好, 可以进行推广。
便携式X射线荧光光谱仪 地球化学特征 元素空间分布 曲家金矿 Portable X-Ray fluorescence spectroscopy Geochemical Characteristics Elemental spatial distribution Qujia Gold Deposit 光谱学与光谱分析
2020, 40(5): 1461
