超声加热浸提-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效硼的方法技术

本发明专利技术公开了一种超声加热浸提‑电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效硼的方法，包括样品处理步骤和硼含量测定步骤，所述在样品处理步骤中，将样品与纯水混合，所得混合液在30‑60kHz、60‑80℃条件下超声浸提≥15min，离心和/或过滤，收集滤液，备上电感耦合等离子体质谱仪测定其中的有效硼含量；其中，用于盛装样品处理步骤中涉及的液体的容器为聚乙烯材质制成的容器；在硼含量测定步骤中，电感耦合等离子体质谱仪的测定同位素选择为

Determination of Effective Boron in Soil by Ultrasound Heating Extraction-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

【技术实现步骤摘要】
超声加热浸提-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效硼的方法
本专利技术涉及土壤中有效硼含量的测定，具体涉及一种超声加热浸提-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效硼的方法。
技术介绍
硼是植物生长发育所必需的微量元素之一，在植物的生理生化尤其是生殖器官的发育过程中起着重要的作用，能够促进植物生长茂盛和开花结实，对作物生长的品质和产量有着重要影响。土壤有效硼是指植物可从土壤中吸收利用以供植物生长的硼，通常国内外都广泛用水溶态硼来代表土壤中的有效硼。由于土壤有效硼含量很低，而作物对于硼的丰缺极限很窄，因此对土壤中有效硼的测定精确度要求很高。对土壤中有效硼的测定包括对土壤中有效硼的浸提步骤即样品处理步骤，以及硼含量的测定步骤。其中，土壤有效硼常用的测定方法有甲亚胺分光光度法、姜黄素比色法、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。相比于甲亚胺和姜黄素法，电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法操作更为简便，在浸提过程完成后，可将浸提液离心或者过滤直接上机测试，分析结果受实验条件和试剂影响小，更适合于大批量样品的检测。相对于电感耦合等离子体发射光谱法，电感耦合等离子体质谱法具有更高的灵敏度，更低的检出限且谱线干扰更少。对于土壤有效硼的浸提，传统浸提主要有直接煮沸沸水浸提和水浴加热等。由于大多数玻璃器皿中都含有硼元素，因此，实验中要尽量避免使用玻璃器具。在沸水浸提的过程中，需要用到石英器皿及石英冷凝回流装置，操作复杂且成本高，不适合作为大批量样品的前处理。而水浴法中用到的聚乙烯材质容器不耐高温，水浴温度通常维持在95℃保持稳定，导致最终实验结果略低于煮沸法。因此，有必要提供一种可大批量对样品进行浸提操作且操作简便，同时保证测定结果准确的土壤中有效硼含量的测定方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种超声加热浸提-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效硼的方法，该方法可实现大批量对样品进行浸提操作且操作简便，同时保证测定结果准确。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：超声加热浸提-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效硼的方法，包括样品处理步骤和硼含量测定步骤，其中：在样品处理步骤中，将样品与纯水混合，所得混合液在30-60kHz、60-80℃条件下超声浸提≥15min，离心和/或过滤，收集滤液，备上电感耦合等离子体质谱仪测定其中的有效硼含量；其中，用于盛装样品处理步骤中涉及的液体的容器为聚乙烯材质制成的容器；在硼含量测定步骤中，电感耦合等离子体质谱仪的测定同位素选择为11B，以2-10μg/L的Rh标准溶液作内标溶液，内标元素选择为103Rh。本专利技术所述方法中，所述的有效硼是指土壤中的水溶态硼。本专利技术所述方法中，所述的样品可以是农田土壤样品、森林土壤样品、离子型稀土矿区土壤样品或重金属矿区土壤样品。上述方法中，样品可按现有常规方法来获得，具体可按以下方法进行制备：采集土样，在干燥通风并且无酸、碱气体和灰尘等污染物的风干室内风干，当土样的含水率在5-10％时，将大块土壤分碎(防完全干后样品结块)；当样品风干至含水率在≤5％时，挑拣出非土壤部分(如动植物残体、石块和结核等)，然后置于木制器具上用木棍压碎、磨细，过2mm孔径尼龙筛，收集筛下物即得到样品。上述方法的样品处理步骤中，样品的称样量控制在2-10g之间，样品与纯水(即浸提剂)的比例通常为1g：2-10mL，更优选为1g：5mL。在进行超声浸提时，所述超声提取的时间优选15-30min，更优选为20-30min。进一步的，超声浸提优选是在30-45kHz、70-80℃条件下进行。更进一步的，是将样品与纯水混合所得的混合液在30-45kHz、70℃条件下超声浸提20min。在超声浸提完成后，优选先以3000-4000rpm的速度离心2-5min，然后再经孔径为0.45μm的滤膜过滤，所得滤液直接上电感耦合等离子体质谱仪进行测定。上述方法中，用于盛装样品与纯水混合所得的混合液的容器具体可以是聚乙烯瓶，而盛装过滤后的滤液的容器具体可以是聚乙烯材质制成的烧杯等。上述方法的硼含量测定步骤中，要先采用电感耦合等离子体质谱仪绘制工作曲线，然后再利用绘制的工作曲线得到最终的有效硼含量数据，在使用电感耦合等离子体质谱仪测定硼含量时，内标溶液采用在线加入的方式，在与待测溶液混合(通常是经三通管与待测溶液混合)后引入电感耦合等离子体质谱仪进行测量。而所述的绘制工作曲线的操作与现有技术相同，通常包括：配制含有硼的多份不同浓度的标准溶液，介质为水；将配制的多份标准溶液逐一上电感耦合等离子体质谱仪测定，得到工作曲线。其中，配制不同浓度的标准溶液的操作与现有技术相同。测试所得的结果按下式计算以得到试样中有效硼的含量，数值以mg/kg表示：其中：ωx表示有效的质量浓度，mg/kg；ρx表示用ICP-MS测定待测试样溶液中硼的质量浓度，μg/L；ρ0表示用ICP-MS测定空白试样溶液中硼的质量浓度，μg/L；m表示试样的质量，g；V表示试样液的体积，mL。与现有技术相比，本专利技术采用超声加热浸提土壤样品，只要将样品与纯水的混合液置于设置好频率、温度及时间的超声设备中即可完成对样品的处理，不仅可以实现一次性大批量地对样品进行浸提，而且操作简便，无需过多的监控与操作；另一方面，结合后续的ICP-MS使得整个方法在测定土壤样品中的有效硼含量时，检出限更低、线性范围更宽且准确度更高。(一)对本专利技术所述方法的准确度和精密度等实验：实验方法：将样品与浸提剂混合，在超声浸提后，过滤，收集滤液，上电感耦合等离子体质谱仪测定其中的有效硼含量。具体包括实验条件、样品处理、工作曲线绘制、检出限试验、精密度和准确度试验、加标回收试验、，其中：(1)实验条件①仪器条件iCAPQ型电感耦合等离子体质谱仪(美国ThermoFisherScientific公司)，配备同心雾化器和旋流雾室。KQ5200DB型数控超声波清洗仪(昆山市超声仪器公司，工作频率30-60kHz，温度设定范围室温至80℃，额定功率200W)。离心机(长沙湘仪离心机仪器有限公司)。艾柯超纯水机(成都唐氏康宁科技发展有限公司)。表1仪器工作参数②实验所用试剂硼标准储备溶液：1000μg/mL(国家有色金属及电子材料分析测试中心，介质为水)。铑内标溶液：由铑单元素标准储备溶液(1000μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心)逐级稀释得到，介质为0.3mol/L硝酸。实验所用硝酸为优级纯；实验用水为电阻率大于18.25MΩ·cm的超纯水(由艾柯超纯水机制备)。③测定同位素的选择自然界中稳定存在的硼同位素有10B和11B，其中11B的丰度较大(80.1％)。11B主要的质谱干扰来源于双电离电荷23Na++，可通过优化仪器条件，降低氧化物产率来消除。在最佳仪器工作条件下，分别用0.00、0.10、0.50、1.00、5.00、10.0和40.0μg/mL的Na单元素标准溶液对11B进行了干扰测定。结果表明，在试验浓度范围内不同质量浓度的Na对11B的测定强度的贡献与空白基本相同，23Na++对11B的测定干扰可以忽略不计，因此本方法选用11B作为测定同位素。(2)样品处理称取样品2.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超声加热浸提‑电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效硼的方法，包括样品处理步骤和硼含量测定步骤，其特征在于：在样品处理步骤中，将样品与纯水混合，所得混合液在30‑60kHz、60‑80℃条件下超声浸提≥15min，离心和/或过滤，收集滤液，备上电感耦合等离子体质谱仪测定其中的有效硼含量；其中，用于盛装样品处理步骤中涉及的液体的容器为聚乙烯材质制成的容器；在硼含量测定步骤中，电感耦合等离子体质谱仪的测定同位素选择为

【技术特征摘要】
1.超声加热浸提-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效硼的方法，包括样品处理步骤和硼含量测定步骤，其特征在于：在样品处理步骤中，将样品与纯水混合，所得混合液在30-60kHz、60-80℃条件下超声浸提≥15min，离心和/或过滤，收集滤液，备上电感耦合等离子体质谱仪测定其中的有效硼含量；其中，用于盛装样品处理步骤中涉及的液体的容器为聚乙烯材质制成的容器；在硼含量测定步骤中，电感耦合等离子体质谱仪的测定同位素选择为11B，以2-10μg/L的Rh标准溶液作内标溶液，内标元素选择为103Rh。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐碧玉，施意华，邱丽，阳兆鸿，古行乾，郑弦，唐荣盛，劳昌玲，
申请(专利权)人：中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45