重庆邮电大学光电工程学院, 光电信息感测与传输技术重庆重点实验室, 重庆 400065
溶液阴极辉光放电技术作为一种新型的光谱检测技术, 被广泛应用于环境污染物的分析和检测等方面。 虽然该技术具有结构简单以及成本低等优势, 但是在重金属检测方面, 其灵敏度还有待提高。 针对上述问题, 搭建了氢化物发生-溶液阴极辉光放电光谱测量系统, 实现了对水体中痕量汞(Hg)和锡(Sn)的简单高效检测。 为了得到更优的检测效果, 实验选取270.64和253.65 nm作为Sn和Hg的特征分析谱线, 并将激发源的参数配置为极间距3.5 mm、 放电电流60 mA和电解液流速2.12 mL·min-1。 同时, 实验对影响氢化物反应的相关实验条件进行了研究, 得到Sn和Hg的最佳硼氢化钠浓度为2%和1.5%, 载气流速为141.50和183.95 mL·min-1, 样品溶液pH值为1.0。 随后为了进一步分析水体中共存离子对该系统检测性能的影响, 实验评估了Pb2+, Ca2+, Zn2+, Cr3+, Cd2+, Na+, K+, Mn2+, Mg2+, Fe3+和Cu2+对氢化物发生-溶液阴极辉光放电技术检测Sn和Hg的干扰情况, 结果表明仅Cu2+对两种元素的检测干扰较大, Pb2+对Hg的检测存在一定干扰, 其他共存金属离子未表现出明显的干扰情况。 基于上述实验条件的优化, 在最佳实验参数下利用外标法建立Sn和Hg的定标模型, 并计算得到Sn和Hg的检出限分别为6.85和1.05 μg·L-1, 溶液信号强度的相对标准偏差均小于3%(n=10)。 最后, 实验中分别采集了三种不同水质的实际水样, 应用所提出的方法对Sn和Hg进行加标回收率研究, 用标准加入法测得其加标回收率均在97.77%~103.08%之间。 上述结果表明氢化物发生-溶液阴极辉光放电技术在Sn和Hg的检测方面表现出了良好的分析性能, 且该方法具有体积小、 成本低、 抗干扰能力强等优势, 有望为水体中重金属的元素检测提供一种更加简便高效的方法。
溶液阴极辉光放电 氢化物发生 重金属元素 共存离子干扰 Solution cathode glow discharge Hydride generation Heavy metal elements Interference of coexisting ions 光谱学与光谱分析
2022, 42(4): 1139
中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083
随着人类生活质量的提高, 农产品重金属污染问题备受关注。 农作物中的重金属元素会通过食物链侵害人体健康, 而不同重金属元素对人体毒害差别较大, 因此农作物中含有重金属元素的类别识别至关重要。 传统重金属元素检测方法存在环节多、 耗时长、 成本高等缺点, 但高光谱遥感技术具有信息使用量大, 理化反演能力强, 分析速度快, 无损监测等优势, 逐渐成为农作物重金属污染分析的重要手段之一。 以不同CuSO4·5H2O和Pb(NO3)2浓度梯度土壤胁迫下典型农作物玉米生长的叶片光谱为研究对象, 引入光谱包络线去除(CR)、 光谱比值(SR)、 分数阶微分(FOD)同时结合改进红边比值指数(MSR)构建铜铅元素识别指数(CLI); 通过挑选与铜铅元素种类相关性最强的三个分数阶微分阶数的CLI值建立铜铅元素判别特征点(CLDFP); 再利用欧式聚类(EC)将训练集样本分为铜污染与铅污染两类并结合圆心连线的垂直平分线(PB), 建立基于EC-PB识别铜铅元素种类的二维坐标系下判别规则线(CLDRL)和三维坐标系下判别规则面(CLDRP), 从而实现玉米叶片光谱信息的重金属铜铅元素种类准确识别。 研究结果表明, CR-SR-FOD光谱变换处理增加了玉米叶片光谱信息与铜铅元素种类之间的相关性; 各阶次FOD对应的CLI与铜铅元素种类相关系数各不相同, 随着阶次的增加, 相关性呈现先递增后递减的趋势, 其中相关系数最高的三个阶次分别为1.2阶, 0.7阶, 1.0阶; 在二维坐标系下训练集样本判别正确率为78.95%, 验证集样本判别正确率为75.0%; 在三维坐标系下训练集样本判别正确率为76.32%, 验证集样本判别正确率为75.0%, 证明了基于EC-PB构建的二维CLDRL和三维CLDRP光谱判别规则可以有效识别玉米叶片中铜铅污染元素种类。
光谱分析 玉米叶片 光谱变换 重金属元素识别 欧式聚类 垂直平分线 Spectral analysis Corn leaf Spectral transformation Identification of heavy metal elements Euclidean cluster Perpendicular bisector 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3256
1 陕西省土地整治重点实验室, 陕西 西安 710075
2 长安大学地球科学与资源学院, 陕西 西安 710064
为改进湿法消解有机质含量偏高土壤样品的方法, 通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对比了双氧水-氢氟酸-硝酸(H2O2-HF-HNO3)、 盐酸-硝酸-氢氟酸(HCl-HNO3-HF)、 王水-逆王水-硝酸-氢氟酸(NO2Cl-H2[(N3O8)Cl]-HNO3-HF)、 双氧水-盐酸-硝酸-氢氟酸(H2O2-HCl-HNO3-HF)以及烧失量法-硝酸-氢氟酸(LOI-HNO3-HF)5种不同消解体系对国家土壤成分分析标准物质GSS-1a—GSS-8a样品中铜(Cu)、 铬(Cr)、 铅(Pb)、 镉(Cd)、 镍(Ni)、 锌(Zn)等重金属元素的萃取效率。 以103Rh作为ICP-MS测定时的内标元素, 不同测定元素选择合适的监测模式, 结果表明, 设定3 ℃·min-1升温速率, 选择550 ℃, 煅烧恒温时长3 h, 冷却后再用硝酸和氢氟酸进行消解时, Cu, Cr, Pb, Cd, Ni和Zn消解效果最好, 加标回收率实验结果表明, 标准物质测定值与标准值之间无显著差异, 加标回收率为91%~105%, 表明该方法的准确度和精密度均符合要求, 双氧水-氢氟酸-硝酸(H2O2-HF-HNO3)体系和双氧水-盐酸-硝酸-氢氟酸(H2O2-HCl-HNO3-HF)体系中由于双氧水受热分解剧烈, 消解液易溅出到电热板上导致测试结果偏低; 盐酸-硝酸-氢氟酸(HCl-HNO3-HF)体系和王水-逆王水(硝酸-氢氟酸(NO2Cl-H2[(N3O8)Cl]-HNO3-HF)消解体系的测试结果稳定性较差, 可能是Cl-对仪器的测试产生了质谱干扰, 且在敞开体系中, Cl-易与Cr6+形成CrO2Cl2挥发至空气中, 致使Cr元素测试结果偏低, 因此在消解土壤样品时最好避免大量Cl-的引入。 同时将以上方法也应用到采自于大九湖泥炭地高有机质的土壤样品的对比分析, 结果均表明烧失量法-硝酸-氢氟酸消解体系消解的更为彻底, 且加酸量少、 干扰小, 测试结果稳定, 因此该方法适宜于对大批量有机物含量偏高的样品进行消解。
土壤 重金属元素 电感耦合等离子质谱 湿法消解 Soil Heavy metal elements ICP-MS Wet digestion 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2122
中国地质科学院水文地质环境地质研究所, 河北 正定 050803
建立了离子交换树脂-固相萃取富集-电感耦合等离子体光谱(ICP-AES)联用测定水中的重金属元素Zn, Mn, Cu, Co, Ni, Cd, Pb的方法。 实验采用Dowex50WX8强酸型阳离子交换树脂, 通过优化富集分离条件和排除共存离子的干扰, 最终确定最佳的样品pH, 样品流速, 洗脱液种类和浓度, 样品体积分别为3.0~4.0, 3.0 mL·min-1, 3.0 mol·L-1 HNO3, 200 mL。 方法中各元素的检出限和定量限范围分别为0.09~0.45和0.31~1.50 μg·L-1, 加标回收率和相对标准偏差RSD(n=6)分别为95.3%～104.2%和1.25%～4.12%。 采用该方法测定不同地区的样品, 并与直接采用ICP-MS法进行对比, 其测定结果基本吻合。 实验表明该方法的检出限, 定量限可以满足水中重金属元素Zn, Mn, Cu, Co, Ni, Cd, Pb的检测要求, 准确性和精密度好, 结果可靠, 适用于测定水中Zn, Mn, Cu, Co, Ni, Cd, Pb。Plasma Atomic Emission Spectrometry
离子交换树脂 固相萃取 富集 重金属元素 Ion exchange resin Solid phase extraction ICP-AES ICP-AES Preconcentration Heavy metal elements 光谱学与光谱分析
2018, 38(12): 3917
1 成都理工大学核技术与自动化工程学院, 四川 成都 610059
2 华东理工大学江西省核资源与环境重点实验室, 江西 南昌 330013
3 中南大学地球科学与信息物理学院, 湖南 长沙 410083
用能量色散X射线荧光光谱方法检测轻基体中重金属元素时, 提高峰背比是一大难题, 而设置滤片是解决这个难题的一种办法。 该研究先对初级滤片(分为一类初级滤片和二类初级滤片)和次级滤片(平衡滤片)的选择(材料元素及厚度)作了理论分析, 然后通过MC软件进行蒙特卡罗进行分别模拟, 比较设置前后的峰背比, 验证理论分析的准确性。 一类初级滤片模拟设置了Fe和Cu两种材料, 结果表明设置后的峰背比较设置前的1.36均提高了两倍左右； 二类初级滤片模拟设置了Te和Ba两种材料, 设置后的最大峰背比分别为14.88和13.58, 均比比设置前提高了10倍左右； 平衡滤片则是先后设置Rh和Ru两个滤片, 两者计数相减即得到平衡通带, 结果可见通带内特征峰透过率为83.1%, 而通带外的背景值降低到几乎为0, 使得峰背比大大增加了。 经过比较, 三种滤片的设置都有效地提高了峰背比, 其中平衡滤片提高的倍数最大, 二类初级滤片次之, 最小为一类初级滤片。 理论上三种滤片是可以同时设置以更大地提高峰背比的, 但由于轻基体中Cd元素含量很小, 而低计数的结果会大大增加放射性统计涨落误差, 因此, 在实际应用中, 还应考虑到这一点, 以决定是否进行两两同时设置或者三者同时设置。 研究创新之处在于除了传统的两种滤片外, 还提出了二类初级滤片的运用。
重金属元素 能量色散X射线荧光光谱法 初级滤片 次级滤片 Heavy metal elements Energy dispersive X ray fluorescence spectrometry Primary filter Secondary filter 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1917
1 湖南工学院材料与化学工程学院, 湖南 衡阳421002
2 长江师范学院化学化工学院, 重庆408100
建立了蜂胶中多个重金属元素的快速测定方法。 选择正丙醇+二甲苯(体积比70∶30)稀释蜂胶后, 采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法直接分析稀释液中的Cr, Ni, As, Cd, Sb, Sn, Hg, Pb等重金属元素。 为防止稀释样品中高碳有机物的不完全燃烧在质谱锥口产生积碳, 通过在等离子工作气体中通入低浓度氧气使高碳有机物充分燃烧。 应用八极杆碰撞反应池(ORS)技术消除了多原子离子对待测元素产生的质谱干扰, 通过研究He碰撞气流速的变化对Cr, Ni, As预估检测限(EDL)的影响情况确定了最佳碰撞气流速, 采用单内标元素Rh消除了质谱基体效应, 维持了分析信号的稳定。 分析结果表明, 8个重金属元素的检出限在20.8～102.7 ng·L-1之间, 回收率为92.0%～109.0%, 相对标准偏差(RSD)≤3.5%。 方法可快速、 灵敏、 准确地测定蜂胶中8种重金属元素含量。
电感耦合等离子体质谱法 蜂胶 重金属元素 Inductively coupled plasma mass spectrometry Propolis Heavy metal elements 光谱学与光谱分析
2015, 35(10): 2878
1 四川大学生命科学学院, 生物资源与生态环境教育部重点实验室, 四川 成都610064
2 成都医学院公共卫生学系, 四川 成都610083
岩石边坡创面人工土壤的重金属含量直接关系到边坡植被的恢复。 优化了微波消解-原子吸收分光光度法（AAS）的分析条件, 建立了测定人工土壤中重金属元素的方法, 分析评价了铁路岩石边坡人工土壤的重金属污染状况。 结果表明: 最佳消解体系为HNO3-H2O2-HF, 回收率在95%～105%之间、 精密度和相对偏差分别小于4%和5%。 铁路岩石边坡创面人工土壤中Cd, Pb, Zn的浓度显著高于对照土壤, 其浓度分别为对照土壤的4.7, 1.3, 1.2倍; 但Cr, Cu, Fe的浓度与对照土之间无显著差异。 本研究为人工土壤中重金属元素的测定提供了可靠方法, 为铁路岩石边坡的治理提供依据。
微波消解 原子吸收 人工土壤 重金属元素 Microwave digestion AAS Artificial soil Heavy metal elements 光谱学与光谱分析
2013, 33(8): 2215
1 中南大学化学化工学院, 湖南 长沙410083
2 湖南工学院材料与化学工程学院, 湖南 衡阳421002
3 长江师范学院化学化工学院, 重庆 涪陵408100
采用微波消解-八极杆碰撞/反应池(ORS)-电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定甜味剂中Cr, Co, Ni, Cu, As, Cd, Sn, Sb, Hg, Pb等十种重金属元素的含量。 样品用硝酸+双氧水消解后, 试液直接用ICP-MS法进行测定。 应用ORS技术, 有效地消除了多原子离子对待测元素的干扰, 选用45Sc, 89Y, 115In和209Bi等元素为内标混合液校正基体效应和信号漂移, 确定了实验的最佳测定条件。 结果表明, 该方法对十种待测元素的检出限在0.003～0.038 μg·L-1之间, 加标回收率在93.0%～106.6%之间, 相对标准偏差(RSD)≤3.4%。 方法简便、 快速、 准确, 可以用于食品甜味剂质量控制和安全评价。
电感耦合等离子体质谱法 八极杆碰撞/反应池 甜味剂 重金属元素 Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry(ICP-M Octopole reaction system(ORS) Sweetener Heavy metal elements 光谱学与光谱分析
2012, 32(10): 2838
河北大学化学与环境科学学院， 河北省分析科学技术重点实验室， 河北 保定071002
优化了微波消解进行沉积物样品前处理的方法， 选择了HNO3-H2O2-HF体系。 以Ge, In, Bi为内标元素， 建立了电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）同时测定Cr, Mn, Ni, Co, Cu, Zn, Cd, Sb, Pb 九种重金属元素含量的方法。 该方法的相关系数都在3个9以上， 测定了国家标准物质ESS-1 GSBZ50011-88土壤中的元素， 测定值与标准值或参考值一致， 相对标准偏差0.48%～5.73%， 加标回收率98.0%～100.7%， 检出限在0.011～0.328 μg·L-1。 利用建立的方法测定了白洋淀11个代表性点位的水系沉积物中的九种重金属元素含量， 为环境中土壤及水系沉积物中重金属元素含量的测定提供了可靠的分析方法。
微波消解 电感耦合等离子体质谱 沉积物 重金属元素 Microwave digestion ICP-MS Sediment Heavy metal elements
天津科技大学食品营养与安全教育部重点实验室, 天津科技大学食品工程与生物技术学院, 天津300457
采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法同时测定饮用水中的镉、 铬、 铅、 锌、 铜、 镍6种元素的含量。 对仪器工作参数进行了优化, 选取45Sc, 72Ge, 115In, 209Bi作为测定元素的内标元素, 有效克服了基体效应、 接口效应及仪器波动所产生的影响, 利用八极杆碰撞/反应池技术, 消除多原子离子对待测元素的干扰。 测定元素校准曲线的相关系数都在0.999 7以上, 各元素的检出限在0.70～77.0 ng·L-1之间 , 相对标准偏差(RSD)介于0.47%～1.69%之间。 测定标准参考物GBW08607, 测定值均在标准值范围内。 对４个地区的饮用水进行了检测, 样品加标回收率为92%～108%。 该方法具有简便、 快速、 准确、 稳定的特点, 可作为饮用水中痕量元素检测的可靠方法
电感耦合等离子体质谱 痕量重金属元素 饮用水 ICP-MS Trace heavy metal elements Drinking water 光谱学与光谱分析
2010, 30(10): 2827
