一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法技术

本发明专利技术公开了一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法，属于化学分析技术领域，具体包括以下步骤：利用铁共沉淀处理孔隙水，同时利用激光剥蚀联用电感耦合等离子体质谱进行检测。本发明专利技术为孔隙水样品量不足的情况提供了一种有效的测试方案，并且所涉及到的试剂常规且便宜，不需要其他昂贵的前处理设备，具有良好的经济性，此外，本发明专利技术中微型化的样品预处理及分析模式展现出了低消耗、低污染的绿色环保特征。绿色环保特征。绿色环保特征。

【技术实现步骤摘要】
一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法


[0001]本专利技术涉及化学分析领域，特别是涉及一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法。

技术介绍

[0002]孔隙水，又被称为间隙水，是沉积物发生沉降时裹挟进入颗粒空隙间的底层水。其中的稀土元素(REE，La～Lu，也称镧系元素)，由于相互之间具有相似的物理化学性质，加之其中的Ce、Eu的变价特性，长久以来都被认为是对早期成岩过程进行探究的重要指标。尤其稀土元素在沉积深度上的剖面变化及稀土元素配分模式，可为沉积环境、源区输入及沉积物
‑
水交换反应等过程提供重要信息。海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试难度主要在于：1)稀土元素含量极低，通常在10
‑
12
级别；2)盐度极高，具有与海水相近的盐度，约为35
‰
；
[0003]3)由于孔隙水的取样难度相对较高，可使用的样品量通常极少，单份样品的可用体积常常低于10毫升。
[0004]目前，孔隙水中的稀土元素往往采用电感耦合等离子体质谱(ICP
‑
MS)来进行分析，但由于目标分析物含量太低且基体中盐度含量高，分析过程中仍需对样品进行预富集及基体分离之后方可进行上机测试，否则容易出现测试信号低于检出限，且进样系统及锥孔堵塞的情况。常规的分离富集方法包括固相萃取法和共沉淀法，现有技术中，当使用共沉淀法进行预富集处理时，每次分析则至少需要消耗25mL，这样大的样品需求量对于孔隙水测试来说，是一个巨大的缺陷。此外，在以共沉淀这一前处理为基础的孔隙水样品稀土元素测试方法中，共沉淀对样品基体的去除能力有限，最终用于仪器测试的样品中残存的Ba极有可能会对中、重稀土元素的分析形成干扰；轻稀土本身的氧化物及氢氧化物离子也有可能对中、重稀土元素的测试造成影响。
[0005]因此，如何降低对孔隙水样品进行ICP
‑
MS的测试过程中样品的需求量并且保持良好的检测精度是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法，利用铁共沉淀处理孔隙水，同时利用激光剥蚀联用电感耦合等离子体质谱进行检测。
[0009]优选的，具体包括以下步骤：
[0010](1)取孔隙水，经铁共沉淀处理后将共沉淀产物用稀硝酸溶解，得到混合物A，再从混合物A中取60μL注入液体样品靶(见图2)；
[0011](2)将所述混合物A覆膜后移入激光剥蚀池剥蚀液体样品靶，在激光剥蚀池的气溶胶管路下游引入氮气，然后利用电感耦合等离子体质谱进行检测，根据标准溶液所建立的
标准曲线计算稀土元素含量。
[0012]有益效果：本专利技术通过铁共沉淀来对孔隙水进行基质去除及稀土元素的富集，随后利用LA进样的微量特征，通过ICP
‑
MS实现对海洋沉积物孔隙水稀土元素的超低样品消耗量测试。同时，通过引入氮气这一辅助手段，本专利技术将ICP
‑
MS溶液样品测试时的氧化物及氢氧化物干扰产率控制在极低水平，极大程度地降低了此类干扰对测试造成影响的可能性。本专利技术为孔隙水样品量不足的情况提供了一种有效的测试方案，并且所涉及到的试剂常规且便宜，不需要其他昂贵的前处理设备，具有良好的经济性，此外，本专利技术中微型化的样品预处理及分析模式展现出了低消耗、低污染的绿色环保特征。
[0013]优选的，步骤(1)中所述孔隙水体积为2
‑
4mL；
[0014]所述最终溶解所得的样品溶液体积为100
‑
200μL。
[0015]有益效果：孔隙水样品中的目标稀土元素可以获得10
‑
40倍的富集。
[0016]优选的，步骤(1)中所述铁共沉淀处理包括以下步骤：
[0017]向所述孔隙水中添加铁离子载体，然后利用稀氨水调节溶液pH至8后，静置、离心、洗涤后，得到共沉淀产物；
[0018]所述铁离子载体包括硝酸铁和/或氯化铁；
[0019]所述铁离子载体与孔隙水添加量之比为(20
‑
30μg)：1mL；
[0020]所述稀氨水浓度为10％。
[0021]有益效果：若共沉淀载体的浓度不足，则无法使稀土发生完全回收。同时，共沉淀载体的添加浓度不宜过高，否则会造成试剂浪费，同时面临更大的引入污染的可能性，增高流程本底，而本专利技术中的上述工艺能够避免该技术问题的产生。
[0022]优选的，所述静置温度为室温，静置时间为12小时(过夜)；
[0023]所述离心速率为4000r/min。
[0024]有益效果：孔隙水样品中的高盐基体(如Na，Mg，K，Ca等)在很大程度上被去除。
[0025]优选的，所述稀硝酸溶解沉淀之前，向所述共沉淀产物中加入In内标溶液；
[0026]In内标溶液的体积加入量为100μL；
[0027]所述In内标溶液浓度为10ng mL
‑1；
[0028]所述稀硝酸浓度为10％。
[0029]有益效果：In内标与稀土元素在LA
‑
ICP
‑
MS分析过程中的行为基本一致，因此得以通过内标法实现精准定量。
[0030]优选的，步骤(2)中所述激光剥蚀液体样品靶时，激光剥蚀的束斑为60μm，频率为20
‑
250Hz；参考标准溶液和样品所采用的剥蚀束斑和频率无需保持一致，具体根据对信号大小需求的不同，进行选择。
[0031]优选的，步骤(2)中所述引入的氮气流速为5mL min
‑1。
[0032]有益效果：相比于不引入氮气的普通模式，本专利技术中引入氮气可以使氧化物的产率在自身的最佳载气流速下由0.45％降低至0.07％。
[0033]优选的，步骤(2)中进行电感耦合等离子体质谱检测之前，需要将载气流速优化至0.75L min
‑1，比最高灵敏度所对应的流速略低；
[0034]优选的，步骤(2)中所述电感耦合等离子体质谱参数如下表所示：
[0035][0036]有益效果：激光剥蚀(LA)联用ICP
‑
MS是一种广为人知的强有力的微区分析手段，现有技术中主要被应用于固体样品的分析测试。当采用LA进行溶液样品引入时，单次数据采集仅需消耗1μL样品(激光剥蚀50s，束斑160μm，频率10Hz)；基于这种微量进样特征，即使最终用于测试的样品仅有十几微升，也完全可以满足定量分析对于样品量的需求。
[0037]本专利技术公开了一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法，具有以下有益效果：
[0038]1)本专利技术对海洋沉积物孔隙水的需求量可以降低至2mL，相比于传统的共沉淀结合溶液雾化ICP<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法，其特征在于，利用铁共沉淀处理孔隙水，同时利用激光剥蚀联用电感耦合等离子体质谱进行检测。2.根据权利要求1所述的一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)取孔隙水，经铁共沉淀处理后向共沉淀产物中滴加稀硝酸至全部溶解，得到混合物A，注入液体样品靶；(2)将所述混合物A覆膜后移入激光剥蚀池剥蚀液体样品靶，然后在激光剥蚀池的气溶胶管路下游引入氮气，利用电感耦合等离子体质谱进行检测，根据标准溶液所建立的标准曲线计算稀土元素含量。3.根据权利要求2所述的一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的测试方法，其特征在于，步骤(1)中所述孔隙水体积为2
‑
4mL。4.根据权利要求2所述的一种面向海洋沉积物孔隙水中稀土元素的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡兆初，廖秀红，张文，罗涛，汪在聪，宗克清，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：