1 湖南工学院材料与化学工程学院, 湖南 衡阳 421002
2 重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400045
膨润土是由比例为2∶1的Si—O四面体和Al—O八面体交替组成具有层状结构的硅酸盐天然黏土矿物, 膨润土的多孔结构、 化学组成、 可交换离子类型以及较小的晶体尺寸, 赋予了膨润土具有化学活性表面积大、 阳离子交换容量大以及孔隙率高的独特性能, 广泛应用于石化、 冶金、 食品、 医药和环保等各个领域。 在膨润土的开发利用过程中, 其所含元素As可能通过迁移对人体健康构成潜在风险。 采用硝酸-盐酸-氢氟酸对膨润土进行微波消解, 加入高氯酸在电热板上对消解溶液继续进行低温消解, 利用微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)联用多模式样品引入系统(MSIS)测定膨润土中总As含量。 采用25%(w/v)碘化钾为预还原溶液对As的形态进行预还原, 将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ), 利用硼氢化钠/氢氧化钠在MSIS中将As(Ⅲ)转变为气态氢化物(AsH3), 通过优化MP-AES的最佳观测位置和雾化气流量, 获得最佳分析性能, 选择188.979 nm为As的分析波长避开了谱线重叠干扰, 使用快速线性干扰校正(FLIC)模型校正了背景干扰, 选择261.542 nm为内标元素Lu的分析波长校正了基体效应。 As的检出限(LOD)为0.41 μg·L-1, 通过测定国家标准参考物质对分析方法进行评价, As的测定值与标准参考物质的认定值一致, 相对标准偏差(RSD)≤2.80%, 验证了方法的准确性好, 精密度高。 对来自中国不同产地的12个膨润土的分析显示, 所有样品中总As的浓度相对较低(As的平均含量在3.51~12.6 mg·kg-1之间), 按照中华人民共和国国家标准GB 2760—2014食品安全国家标准食品添加剂膨润土中规定的总As浓度限量标准, 所有膨润土样品中的As含量均没有超标。 采用大气氮气为等离子体气的MP-AES降低了运行成本, 提高了分析效率, 为膨润土的质量控制提供了可靠的方法, 具有运行安全稳定、 操作简单快速、 适用性强等优点。
膨润土 微波等离子体原子发射光谱 总As 氢化物发生 快速线性干扰校正 Bentonite Microwave plasma atomic emission spectrometry Total As Hydride generation Fast linear interference correction 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3671
1 湖南工学院材料与化学工程学院, 湖南 衡阳 421002
2 重庆大学材料科学与工程学院, 重庆 400045
尖晶石钛酸锂(Li4Ti5O12)作为锂离子电池负极材料在充放电过程中电压高, 体积变化可以忽略,具有极好的循环寿命、 热稳定性和安全性, Li4Ti5O12中金属杂质元素的迁移以及沉积都是已知的有害降解效应,尤其是磁性金属杂质元素的存在会导致材料的自放电, 同时可能造成电池内部的微短路, 进而影响电池的安全性能和循环寿命。该研究提出了采用微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)测定Li4Ti5O12中金属杂质元素的新方法。采用王水溶液为消解试剂对Li4Ti5O12样品进行微波消解, 样品溶液无需过滤, 直接采用MP-AES测定其中的金属杂质元素Mn, Na, Pb, Ni, Cr, Zn, K, Fe, Al, Mg, Cu, Ca, Co和Cd。选择波长Mn 403.076 nm, Na 589.592 nm, Pb 405.781 nm, Ni 352.454 nm, Cr 425.433 nm, Zn 213.857 nm, K 766.491 nm, Fe 371.993 nm, Al 396.152 nm, Mg 285.213 nm, Cu 324.754 nm, Ca 393.366 nm, Co 340.512 nm和Cd 228.802 nm为分析谱线, 结合快速线性干扰校正(FLIC)技术, 不仅校正了谱线重叠干扰, 而且还校正了所有分析元素的背景干扰。加入CsNO3为电离抑制剂, 校正了易电离Li基质产生的电离干扰。 选择Y为内标元素, 校正了分析信号强度的不稳定和基体效应。方法的检出限(MDL)为0.03~0.77 μg·g-1, 线性相关系数≥0.999 3, 加标回收率为96.4%~103%, 相对标准偏差(RSD)≤3.89%, 采用所建立的分析方法对实际样品进行分析, 并与国标法(GB/T 30836—2014)进行对比分析, 经t检验法统计分析表明, 在95%的置信度水平, 除元素Zn以外, 其余元素的测定结果与国标法无显著性差异, 进一步验证了方法的准确性好。 使用氮气为等离子体气体的MP-AES与使用氩气为等离子体气体的电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)相比较, 可以显著降低运行成本,与使用可燃气体和氧化性气体的原子吸收光谱(AAS)相比较, 安全性更高,稳定性更好。该方法操作简单、分析成本低、准确性高、精密度好, 为Li4Ti5O12中多种金属杂质元素的高通量测定提供了新方法。
微波等离子体原子发射光谱 金属杂质元素 快速线性干扰校正 MP-AES Li4Ti5O12 Metal impurity elements FLIC (Fast linear interference correction) Li4Ti5O12 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3021
1 中国科学院青海盐湖研究所, 中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室, 青海 西宁 810008
2 青海盐湖资源综合利用技术研究开发中心, 青海 西宁 810008
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 青海省盐湖资源化学重点实验室, 青海 西宁 810008
柴达木盆地西部的南翼山地区油田水中碘资源丰富, 有极大的开发利用价值。 该油田水盐度高, 组成复杂, 现有碘的分析方法难以满足研究工作的需求, 建立准确分析南翼山油田水中碘浓度的方法是开展相关研究工作的基础和关键。 电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）具有分析快速、 线性范围宽、 样品基体影响小等优势。 然而, 由于碘属于高电离能元素, ICP-AES直接测定碘的灵敏度低、 检出限高, 不能满足样品中微量碘的分析要求。 借助自行设计加工的用于ICP-AES集进样、 化学反应和气液分离三种功能为一体的进样装置（其具有组成合理、 结构紧凑的优点）, 将碘离子氧化为碘单质导入ICP-AES中测定, 在提高有效进样量的同时降低了样品基体对碘测定的影响, 从而大幅降低了碘的检出限, 建立了ICP-AES快速测定油田水中微量碘的方法。 优化了氧化碘离子为碘单质所用酸和氧化剂的浓度, 最佳反应试剂为10 mmol·L-1 NaNO2和1 mol·L-1 HNO3。 I 178.276 nm处的检出限为1.65 μg·L-1, 一次测定所需时间三分钟。 采用部分因子实验设计详细研究了南翼山油田水中主要共存离子（如钾、 钠、 钙、 镁、 锂、 锶、 铵）及它们之间的交互作用对碘分析的影响。 在95%置信水平下, 发现钙对碘的测定存在显著性影响。 通过对样品进行适当的稀释可以消除钙和其他组分对碘准确测定的影响。 采用标准曲线法将建立方法应用于南翼山不同蒸发浓缩阶段实际油田水中碘的分析, 测定结果表明加标回收率为90%～104%。 实验建立的分析方法具有简便快速、 基体干扰小、 准确度高等优点, 为油田水中微量碘的测定提供了一种新的方法, 对于卤水碘基础数据的获得和碘分离提取工艺具有重要意义。
油田水 碘 电感耦合等离子体原子发射光谱 氧化 Oilfield brine Iodine Inductively coupled plasma atomic emission spectro Oxidation 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1574
1 塔里木大学植物科学学院, 新疆 阿拉尔 843300
2 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所, 农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室, 北京 100081
红光和蓝光是植物进行光合作用和光形态建成的主要有效光谱, 且红蓝发光二极管(LED)成为植物工厂的主流光源。 为实现LED连续光照在植物工厂中的应用, 探明植物对红蓝光谱连续光照的响应特征及其与栽培氮形态和LED红蓝光质的关系十分必要。 在环境可控的植物工厂内, 采用水培方法和ICP-AES测试技术, 研究了采收前LED红蓝光连续光照(CL)对不同光质与氮形态水培生菜生长及营养元素吸收的影响。 在光照强度150 μmol·m-2·s-1下, 试验设置了3种红(R)蓝(B)光质: 2R∶1B(Q2∶1), 3R∶1B(Q3∶1)和4R∶1B(Q4∶1), 以及2种氮形态: 80% 硝态氮(N80%)和100% 硝态氮(N100%)。 结果表明, CL前, LED光质与营养液氮形态互作处理对水培生菜的地上干重具有显著影响, 对地上鲜重及根鲜干重无显著影响, 对N, C, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn的含量及积累量均无显著影响。 CL后, 光质与营养液氮形态互作处理对水培生菜的根鲜重与根干重有显著影响, 对地上鲜干重的影响无显著差异, 只对N, P的含量, N, P, Fe, Zn的积累量有显著影响。 CL对水培生菜的生物量, 矿质元素含量及积累量有显著影响, 与CL前相比, 地上鲜重, 根鲜重, 地上干重及根干重均显著增加； 各营养元素含量均有不同程度的降低趋势, 其中CL显著降低了N, P, Fe, Zn的含量, 而对于C, K, Ca, Mg, Mn, Cu的含量无显著影响。 CL均显著提高了N, C, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn的积累量。 综上所述, CL前, LED光质与氮形态对生菜地上干重具有显著影响, 对各营养元素的含量及积累量均无显著影响。 CL后, LED光质与氮形态对根鲜干重具有显著影响, 对N, P的含量及N, P, Fe, Zn的积累量具有显著影响, N80%Q4∶1处理积累的量最高。 与CL处理前相比, 水培生菜的地上鲜重, 根鲜重, 地上干重及根干重均显著增加； CL显著降低了N, P, Fe, Zn的含量, 显著提高了N, C, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn的积累量。 因此, 栽培光氮条件N80%Q4∶1和采前LED红蓝光连续光照结合可以提高水培生菜营养元素含量。
连续光照 电感耦合等离子体原子发射光谱 光质 生物量 营养元素 Continuous light Inductively coupled plasma emission spectrum Light quality Biomass Nutrient elements 光谱学与光谱分析
2020, 40(7): 2215
1 文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室, 西北大学, 陕西 西安 710069
2 西北大学科技考古学研究中心, 陕西 西安 710069
3 北京大学考古文博学院, 北京 100871
4 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083
绿松石是一种产地有限, 却在世界范围内被广泛使用的珍稀宝石资源, 研究绿松石文物的矿料来源可为了解古代不同地区间珍稀资源的获取与交流模式、 文化传播途径、 早期贸易网络等学术问题提供帮助。 新疆绿松石文物的矿料来源是近年来科技考古关注的热点问题之一, 目前存在中原说、 波斯说、 新疆说和多元说等观点。 研究新疆绿松石文物的产源, 其难点在于既要保证文物的安全, 又要确保分析数据的准确性, 同时要避免样品表面污染对数据结果带来的干扰。 鉴于此, 采用等离子体原子发射光谱LA-ICP-AES对新疆加依、 西沟两处墓地出土的绿松石进行化学成分分析, 并结合秦岭东部五处产地的绿松石成分数据, 经主成分分析绘制散点图——建立产地区分模型。 主成分分析结果显示加依墓地样品中有五枚是罕见的锌绿松石, 其余同西沟墓地绿松石的成分相近, 均含有相对较高比例的Fe和Sr。 结合中原地区的绿松石成分数据对比分析, 发现新疆两遗址绿松石的微量元素特征相近, 以高B2O低BaO为特征区别于中原地区的绿松石样品。 在产地区分模型中, 代表加依墓地和西沟墓地出土绿松石的散点聚集成团, 且明显区分于白河、 郧县、 洛南、 竹山、 淅川五地的散点分布区域。 综上结果表明新疆东部两处遗址的绿松石制品与中原东秦岭五处绿松石矿区所产矿料的成分差异较大, 鉴于近年来新疆哈密发现与两处遗址同时代的绿松石采矿遗址, 推测加依墓地、 西沟墓地的绿松石制品其矿料来自中原地区的可能性较小。
新疆东部 等离子体原子发射光谱 主成分分析 绿松石 产源区分 The east of Xinjiang LA-ICP-AES PCA Turquoise Provenience differentiation of turquoise
1 四川中医药高等专科学校药学院, 四川 绵阳 621000
2 中国农业大学农学院, 北京 100193
矿质元素含量是中药材质量评价的重要指标, 且与中药材生长发育、 功效物质形成及其疗效发挥密切相关。 矿质元素含量及比例因产地、 采收时期、 采收部位等不同存在差异, 但种质是影响中药材矿质元素含量及比例最为稳定和重要的因素。 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES法)可快速同时测定多种矿质元素, 目前已广泛应用于中药材矿质元素含量测定。 肉苁蓉为著名补益类中药, 其矿质元素含量及比例越来越受到人们关注。 该研究以不同花色肉苁蓉种质为材料, 经硝酸和高氯酸消解后, 采用ICP-AES法测定了不同花色肉苁蓉种质中的矿质元素K, P, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu和Mo含量, 并对结果进行统计分析与比较。 结果表明: (1)种质影响肉苁蓉矿质元素含量, 不同花色肉苁蓉种质中均具有丰富的矿质元素K, P, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, 但含量具有明显差异。 (2)不同花色肉苁蓉种质的常量矿质元素均以K含量和累积量最高, P含量和累积量最低; 白色花种质K含量和累积量最高, 为15.91 mg·g-1和727.76 mg·株-1; 淡紫色花种质P含量和累积量最低, 为0.45 mg·g-1和21.80 mg·株-1。 (3)不同花色肉苁蓉种质的微量矿质元素均以Fe的含量和累积量最高, Mo含量和累积量最低; 黄色花种质的Fe含量和累积量最高, 达到了722.33 μg·g-1和30 251.29 μg·株-1; 淡紫色花种质的Mo含量和累积量最低, 为0.11 μg·g-1和5.12 μg·株-1。 (4)白色花种质的K, Ca, Mg, Mn, Zn含量和累积量较高, 而淡紫色花种质的K, Ca, Mg, Na, Mn含量和累积量较低。 (5)种质影响肉苁蓉矿质元素比例, 不同花色肉苁蓉种质中的矿质元素比例存在差异, 其中K∶P和Fe∶Mn差异较大, 而Ca∶Mg和Zn∶Cu差异较小。 结果表明: 肉苁蓉具有丰富的矿质元素, 种质影响肉苁蓉中矿质元素含量、 累积量及矿质元素比例, 且不同花色种质间存在较大差异, 应引起关注和重视。 矿质元素为中药材质量评价的重要指标且影响中药材生长发育, 研究结果可为不同花色肉苁蓉种质质量评价、 营养价值评价及科学合理施肥提供依据。
电感耦合等离子体原子发射光谱 肉苁蓉 花色 种质 矿质元素 ICP-AES Cistanche deserticola Flower color Germplasm Mineral elements 光谱学与光谱分析
2019, 39(12): 3921
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学北京市食品环境与健康工程技术研究中心, 北京 100081
孕妇由于孕期较大生理变化极易成为微量元素缺乏或过量的高危人群, 尤其是孕中期由于胎儿功能发育, 快速消耗母体微量元素储备, 极易导致孕妇机体正常活动受阻, 出现异常。 同时低硒地区是多种地方病的高发区。 以地处我国低硒地区的内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗五个乡镇的156名育龄妇女(未孕和孕中期)为研究对象, 采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES) 和原子荧光光谱法(AFS) 研究了未孕和孕中期妇女头发样中铝(Al)、 钙(Ca)、 镉(Cd)、 铜(Cu)、 铁(Fe)、 镁(Mg)、 锰(Mn)、 镍(Ni)、 铅(Pb)、 钒(V)、 锌(Zn)和硒(Se) 12种微量元素的含量水平、 主要的影响因素及硒与其他元素间的相互作用。 结果表明： (1) 所有育龄妇女发样中均存在Se元素缺乏现象, 可能与研究区地处我国低硒带有关; 另外92%, 95%, 35%和60%的妇女分别存在Mn, Fe, Cu和Mg元素缺乏。 建议增加小麦、 巴西坚果、 大蒜、 苹果和柿子等富含Se元素的食物及海产品、 坚果和扁豆等富含Mn, Cu, Mg和Fe食物的摄入。 同时发现80%, 52%和34%妇女分别存在V, Cd和Pb过量的情况。 (2) 孕中期妇女发样中Al, Ca, Cd, Cu, Fe, Pb, V和Se含量均低于未孕组, 可能是由于孕中期胎儿快速生长发育需要更多的营养导致。 (3) 值得注意的是, 未孕妇女头发中Se含量和孕中期妇女发样中Cu含量分别都与年龄呈显著正相关关系, 且所有妇女发样中Ca和Mg均不存在显著相关关系, 可能与Ca/Mg含量比值高于10有关。 (4) 研究区未孕组和孕中期组Cd-Pb, Ni-Pb和Ni-Cd存在显著相关关系, 表明研究区妇女头发中Cd, Ni和Pb元素可能具有相同的暴露源, 并提示该区妇女存在一定的暴露风险。
内蒙古低硒地区 育龄妇女 头发微量元素 电感耦合等离子体原子发射光谱 原子荧光光谱 Low-selenium Region of Inner Mongolia Women of child-bearing age Trace elements in hair Inductively coupled plasma-atomic emission spectro Atomic fluorescence spectroscopy 光谱学与光谱分析
2019, 39(7): 2217
对近年来采用多种光谱学方法对癌诊断研究工作进行了简要综述。 利用电感耦合等离子体原子发射光谱分析(ICP-AES)法对人血清中微量元素含量进行了测定, 将双向联想记忆神经网络(BAM)用于建立微量元素与肺癌、 肝癌和胃癌之间的关系, 建立了分类鉴定模型; 利用近红外光谱技术非破坏无损检测的特性, 采用化学计量学方法对子宫内膜癌组织的近红外光谱(NIRS)进行特征变量提取, 用模糊规则专家系统建立诊断模型, 取得了满意的结果; 建立了一种基于粒子群优化(PSO)方法对近红外光谱变量进行选择, 然后采用支持向量机(SVM)建立诊断模型; 太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是近年来受到重视的一种非破坏无损检测方法, 由于其辐射能量低, 因此对于生物样品检测具有很好的发展前景。 采用THz-TDS技术对子宫颈癌组织进行测试, 对这些癌组织的THz光谱采用导数光谱、 正交信号校正(OSC)等光谱预处理方法减少干扰成分和变量选择后, 分别采用模糊规则专家系统(FuRES)、 模糊优化联想记忆网络(FOAM)、 支持向量机(SVM)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)等方法建立分类模型, 均取得了较满意的结果。 这些研究结果为研究癌的发生和发展提供了有用的信息, 为癌的早期诊断提供了新的方法。
电感耦合等离子体原子发射光谱分析 近红外光谱分析 太赫兹时域光谱分析 癌诊断 ICP-AES Near infrared spectroscopy Terahertz time-domain spectroscopy Cancer diagnosis Chemometrics 光谱学与光谱分析
2015, 35(9): 2388
1 东南大学玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心, 江苏 南京 210019
2 东南大学城市工程科学技术研究院, 江苏 南京 210096
玄武岩是生产玄武岩纤维的原料,玄武岩中二价铁和三价铁的含量对纤维的性能有很大的影响.建立了电感耦合等离子发射光谱法(ICP-OES)和重铬酸钾滴定法同时测定玄武岩中总铁和二价铁的分析方法.对ICP-OES优选了适宜的仪器测定参数和分析谱线.结果显示ICP-OES具有较高的准确度,相对标准偏差为2.2%,加标回收率为98%~101%.用该方法测试玄武岩中的总铁和二价铁可得到准确结果.
电感耦合等离子体原子发射光谱 玄武岩 重铬酸钾滴定法 ICP-OES Basalt Dichromate method 光谱学与光谱分析
2015, 35(8): 2312
1 南昌大学食品科学与技术国家重点实验室, 江西 南昌 330047
2 江西齐云山食品有限公司, 江西 赣州 341000
南酸枣作为一种分布广泛的药食同源植物,其营养活性成分的研究日益受到关注,然而关于其矿质元素的分布与体外释放情况的研究未见报道.采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了南酸枣皮、枣肉及其水提物、胃消化物中九种矿质元素含量.结果发现:枣肉中Fe,Ca,Zn,Mn,Al,Mg,Cu,K和P的含量分别为27.37,269.88,1.51,2.45,1.95,195.30,2.45,2970.11,133.94 μg·g-1,低于枣皮中的含量,分别为枣皮含量的40.31%,11.70%,21.68%,4.27%,10.58%,15.76%,68.72%,42.04%,22.59%.南酸枣肉微波辅助水提物中Mn的释放率最高(81.68%),Fe最低(4.42%);而枣皮中Zn的释放率最高(79.00%),Al最低(4.94%),除Fe,Zn和Cu外,南酸枣肉中其他各元素的释放率均显著高于枣皮.在模拟胃部消化后,南酸枣肉中矿质元素的释放率在3.25%～87.51%之间;枣皮中释放率在7.11%～50.69%之间,除Fe和Cu外,南酸枣肉各元素的释放率均显著高于枣皮.微波辅助提取更有助于南酸枣肉中Fe,Ca,Mn,Mg,K的释放,其释放率高于胃液消化.而胃液消化过程对枣皮的影响更显著,除Zn外,其他元素释放率均高于微波辅助水提.该实验结果明确了南酸枣肉及枣皮中矿质元素分布与释放的差异,为进一步研究南酸枣中矿质元素的人体吸收利用提供积极的指导作用。
南酸枣 矿质元素 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES) 释放率 Choerospondias axillaris Mineral element ICP-AES Release rate 光谱学与光谱分析
2015, 35(4): 1052
