6种南方酸性土壤重金属元素氯化钙可提取态标准物质研制

土壤重金属元素可提取态可更好地反映土壤中重金属的环境效应和生态风险,在土壤污染调查和研究工作中受到广泛关注。实验以CaCl₂溶液作为提取剂,研制了6种南方酸性土壤重金属CaCl₂可提取态标准物质。样品分别采自江苏、安徽、福建和贵州,经干燥、研磨、过筛、混匀等步骤制备而成,检验评估结果表明样品均匀性和稳定性良好。由11家实验室采用多种不同原理分析方法协作定值,认定值为多家实验室测试结果的算术平均值,定值指标(参数)包括CaCl₂溶液提取的Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、V、Mn、Co、Mo、Tl、Sb、Be元素可提取态及pH值。该系列标准物质适用于土壤可提取态分析中仪器校准、分析方法确认和评价、测量过程质量控制、技术能力考核及分析结果仲裁等技术工作。     

波长色散X射线荧光光谱法测定土壤和水系沉积物中13种重金属元素

重金属是土壤和水系沉积物环境监测的重要指标,由于土壤和水系沉积物样品基体复杂,采用X射线荧光光谱法(XRF)测定其中重金属元素,合理地优化测定条件对提高分析方法的准确度非常关键。以粉末压片法制样,建立了XRF测定土壤和水系沉积物等环境样品中As、Cd、Co、Cr、Cu、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、V、Zn等13种重金属元素的分析方法。选用31件一级土壤、水系沉积物和岩石成分分析标准物质拟合校准曲线,探讨了各元素的测定条件,以及谱线重叠干扰和基体效应校正等问题,提出了提高As、Cd、Co、Mo、Ni、Sb、Sn等痕量重金属元素分析准确度的具体措施。选用重金属含量水平不同的2件土壤样品考察分析方法的精密度,对含量10mg/kg以上的元素,其测定结果的相对标准偏差(RSD)分别为0.47%~5.3%(日内,n=12)和0.83%~6.3%(日间,n=12)。方法的检出限在0.39~5.1mg/kg之间。选用4件土壤和水系沉积物标准物质评估方法的正确度,重金属元素的测量结果与认定值一致。建立的分析方法检出限、精密度和正确度满足土壤和水系沉积物环境监测分析的技术要求。与标准方法相比,建立的分析方法增加了Cd、Sb、Sn等3个重金属元素,拓宽了痕量元素的分析范围。     

铝基牺牲阳极光谱分析用标准物质的研制

根据铝基牺牲阳极成分设计表,采用合理的熔炼及铸造工艺,研制出含锌、铟、镉、铁、铜、硅、锡、镁、钛9个元素的铝基牺牲阳极光谱分析用标准样品。经金相组织检查及均匀性检验,表明此套标准样品结构组织致密,成分均匀。选择有资质的8家实验室采用不同的可靠分析方法协助定值分析,对分析结果进行统计和处理,确定了被定值元素的认定值和扩展不确定度。对被定值元素进行成线性考察,结果表明各元素线性关系良好,其含量均有一定的梯度分布。本套标准物质可用于铝基牺牲阳极材料的炉前及质量控制分析。     

4A11铝合金铸态光谱标准样品研制报告

本文主要介绍了4A11铸态光谱标准样品研制过程。该标准样品成分设计合理,满足了4A11牌号的分析需要,制备工艺先进、合理,具有良好的均匀性和稳定性。经国内7家有代表性的权威实验室采用不f同原理的分析方法进行协作定值,定值结果准确、可靠。填补了国内铸态光谱控制样品的空白,达到了国内同类标准样品的先进水平。     

氯化钙法分析土壤中重金属可提取态的精密度探讨

精密度是实验室进行质量控制的主要技术指标。目前,氯化钙法分析土壤中重金属可提取态的精密度控制指标尚未建立。采集制备5个水平土壤样品,分层随机抽取15瓶样品进行均匀性检验,分析结果采用单因素方差分析法评价,表明5批土壤样品均匀性良好。组织8家实验室开展了氯化钙法分析土壤中Cd、Cu、Ni、Zn等4种重金属可提取态的精密度试验,按照国标方法GB/T 6379.2—2004《测量方法与结果的准确度 第2部分:确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法》进行统计分析,采用科克伦(Cochran)准则和格拉布斯(Grubbs)准则检验单元间试验数据精密度和平均值的一致性,评价了方法的重复性限(r)和再现性限(R)等精密度指标。其中Cd、Cu、Ni、Zn在0.143~7.69、0.40~24.7、0.32~2.55、3.09~181 mg/kg含量范围内,重复性限分别在0.013~0.32、0.04~1.4、0.02~0.11、0.18~7.8 mg/kg之间;再现性限分别在0.032~0.64、0.10~5.8、0.08~0.61、0.31~20 mg/kg之间。通过将重复性限和再现性限与其含量进行迭代回归统计分析,确定了分析方法重复性限和再现性限与含量的函数关系式,并进行了初步实验验证,为氯化钙法分析土壤中重金属可提取态的质量控制提供了科学依据,也为该标准方法的制订提供了数据支持。     

常量金标准物质标准值的不确定度评定方法

标准物质标准值的不确定度可以用扩展的合成不确定度估算,但如何选取不确定度分量,目前还没有统一的评定方法。该文系统分析了以多家实验室联合定值为基础的常量金标准物质定值的不确定度来源,确定了样品均匀性、定值测试方法的适用性和分析过程产生的不确定度为主要分量,提出了以多个实验室测试结果平均值的测量不确定度作为第1部分不确定度,以定值分析方法之间的不确定度作为第2部分不确定度,以样品均匀性对不确定度的贡献作为第3部分不确定度,以上三者合成值作为合成不确定度,以95%置信度下的t检验参数为扩展系数,以扩展的合成不确定度作为常量金标准物质标准值不确定度评定值。该方法应用于甘肃省文县阳山金矿常量金标准物质标准值不确定度的计算,取得了令人满意的结果。     

二乙三胺五乙酸-三乙醇胺-硝酸钙体系浸取土壤中8种重金属有效态

采用土壤中重金属有效态指标来评价耕地土壤污染状况对反映土壤真实污染状况有重要意义,而在对土壤中重金属有效态进行测定时需先对其进行浸取。在采用二乙三胺五乙酸(DTPA)-三乙醇胺(TEA)-CaCl₂复合浸取剂对土壤中重金属有效态元素浸取时发现有效态Zn的空白较高,对有效态Zn的测定有一定的影响。按DTPA-TEA-CaCl₂复合浸取剂中各组分浓度配制成相应的DTPA、TEA和CaCl₂单组分水溶液,并对其中有效态Zn空白进行测定,结果发现DTPA-TEA-CaCl₂复合浸取剂中有效态Zn空白的93%以上来源于CaCl₂。据此,实验提出采用Ca(NO₃)₂替代DTPA-TEA-CaCl₂体系中的CaCl₂来对土壤中重金属有效态元素进行浸取,即提出了一种浸取土壤中重金属有效态元素的新体系DTPA-TEA-Ca(NO₃)₂,并对其浸取的条件进行了优化。结果表明,采用DTPA-TEA-Ca(NO₃)₂体系浸取的最佳条件为:控制0.005mol/L DTPA-0.1mol/L TEA-0.01mol/L Ca(NO₃)₂溶液的pH值为7.2,土液比(土壤质量(g)与浸取剂体积(mL)之比)为1∶4,于20℃条件下在往复振荡器上以180r/min的速率振荡浸取2h时效果最佳。分别采用DTPA-TEA-Ca(NO₃)₂和DTPA-TEA-CaCl₂两种体系对土壤标准样品中Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Cr、As和Hg共8种重金属有效态进行浸取并对测定后的结果进行对比,结果表明,采用两种方法浸取后,各元素有效态的测定值保持一致,且与认定值相符,这表明采用这两种体系对这8种重金属有效态元素浸取的效果是一样的。试验进一步发现,采用DTPA-TEA-Ca(NO₃)₂体系浸取时,Zn有效态的测定值与其认定值更加接近,且其空白平均值也较DTPA-TEA-CaCl₂体系低约81.4%,这进一步验证了浸取时采用Ca(NO₃)₂替代DTPA-TEA-CaCl₂体系中的CaCl₂可有效降低Zn有效态空白对测试结果的干扰。     

二乙三胺五乙酸-三乙醇胺-硝酸钙体系浸取土壤中8种重金属有效态

采用土壤中重金属有效态指标来评价耕地土壤污染状况对反映土壤真实污染状况有重要意义,而在对土壤中重金属有效态进行测定时需先对其进行浸取。在采用二乙三胺五乙酸(DTPA)-三乙醇胺(TEA)-CaCl₂复合浸取剂对土壤中重金属有效态元素浸取时发现有效态Zn的空白较高,对有效态Zn的测定有一定的影响。按DTPA-TEA-CaCl₂复合浸取剂中各组分浓度配制成相应的DTPA、TEA和CaCl₂单组分水溶液,并对其中有效态Zn空白进行测定,结果发现DTPA-TEA-CaCl₂复合浸取剂中有效态Zn空白的93%以上来源于CaCl₂。据此,实验提出采用Ca(NO₃)₂替代DTPA-TEA-CaCl₂体系中的CaCl₂来对土壤中重金属有效态元素进行浸取,即提出了一种浸取土壤中重金属有效态元素的新体系DTPA-TEA-Ca(NO₃)₂,并对其浸取的条件进行了优化。结果表明,采用DTPA-TEA-Ca(NO₃)₂体系浸取的最佳条件为:控制0.005mol/L DTPA-0.1mol/L TEA-0.01mol/L Ca(NO₃)₂溶液的pH值为7.2,土液比(土壤质量(g)与浸取剂体积(mL)之比)为1∶4,于20℃条件下在往复振荡器上以180r/min的速率振荡浸取2h时效果最佳。分别采用DTPA-TEA-Ca(NO₃)₂和DTPA-TEA-CaCl₂两种体系对土壤标准样品中Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Cr、As和Hg共8种重金属有效态进行浸取并对测定后的结果进行对比,结果表明,采用两种方法浸取后,各元素有效态的测定值保持一致,且与认定值相符,这表明采用这两种体系对这8种重金属有效态元素浸取的效果是一样的。试验进一步发现,采用DTPA-TEA-Ca(NO₃)₂体系浸取时,Zn有效态的测定值与其认定值更加接近,且其空白平均值也较DTPA-TEA-CaCl₂体系低约81.4%,这进一步验证了浸取时采用Ca(NO₃)₂替代DTPA-TEA-CaCl₂体系中的CaCl₂可有效降低Zn有效态空白对测试结果的干扰。     

高钛渣系列标准样品的研制

根据GB/T 15000《标准样品工作导则》、JJG 1006《一级标准物质技术规范》和相关ISO导则,研制了包含TiO2、TFe、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、S共8种成分的高钛渣化学分析用系列标准样品。按照不小于23N取样原则,随机抽取24瓶制备好的样品,采用精密度高的分析方法进行均匀性检验,用双因素方差分析统计处理数据,各成分的F值均小于临界值Fα,表明被检组分的均匀性良好。由9家有资质的实验室采用多种不同原理,准确、可靠的分析方法协作定值分析,通过对分析结果进行统计和处理,确定了8种成分的认定值和扩展不确定度。     

硅铝铁标准物质的研制

根据我国硅铝铁标准物质的需求,制备了2种硅铝铁标准物质。按照硅铝铁合金技术标准的要求,选取表面无气孔、无杂物的不同含量的硅铝铁合金作为原材料,经过去除外皮、夹杂,分选,制成直径40～50 mm的块状样品,用颚式破碎机粉碎至粒度小于2 mm的颗粒,充分混匀后再用制样机反复研磨,使物料全部通过0.125 mm（120目）的筛网。对制得的标准物质进行均匀性和稳定性检验,结果表明该标准物质具有良好的均匀性与稳定性。采用多家实验室对标准物质中的硅、铝、铁3个元素进行定值分析,分析数据经格拉布斯法、科克伦准则和夏皮罗-威尔克法检验,显示研制的标准物质的正态检验值均大于置信概率95 %的列表值,定值数据均呈正态分布或近似正态分布。     

实验室土壤质控样品重金属测试结果允许相对误差判据研究

实验室内部质控体系对于维护检测实验室正常运转具有重要意义。定期核查质控样品分析结果并进行准确度评估,是质控体系正常运行的基本要求。合理选择评估判据是质控规范的重要内容。论文以土壤、沉积物系列标准样品中土壤详查目标重金属元素(As、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Mo、Mn、Ni、Pb、Sb、Tl、V、Zn等)含量认定值及扩展不确定度数据为基础,利用非线性拟合工具,建立了目标元素允许相对误差经验模型,探讨并提出了实验室内部质控样品重金属元素分析结果合格性新判据,并与目前正在执行的地质部门质控规范和生态环境部相关质控技术规定进行了比较。提出的技术途径对于正在修订的地质部门实验室质控规范具有参考价值。     

基于实验室间协作实验评估土壤中重金属能量色散X射线荧光光谱分析方法性能

为考察土壤、水系沉积物中重金属元素能量色散X射线荧光光谱(ED-XRF)分析方法性能,组织了14家检测实验室利用统一提供的5个土壤和6个水系沉积物标准样品,在6家国内外仪器厂商生产的能谱仪(落地式、台式或便携式)上对As、V、Cr、Mn、Ni、Pb、Cu、Zn、Co、Mo等重金属元素进行了定量测试。方法检出限采用重复测定低含量重金属样品测试结果的标准偏差数据计算。各家实验室数据用稳健统计法处理后的结果,乘以系数1.6得到检出限限值。对数据进行统计分析前,基于土壤样品重金属常规检测质控要求和曼德尔h/k检验法对测试数据进行了筛选。各元素测试数据采用率(%)分别为:Zn(93.3~97.0),Pb(95.2~96.4),Mn(92.3~96.2),Cu(89.4~93.2),As(90.1~92.3),Ni(86.5~89.3),Cr(84.6~88.3),V(81.4~84.8)。采用率反映了目前检测实验室重金属测试结果准确度高低的现状,其中V、Cr采用率不高的主要原因可能与部分实验室没有有效扣除重叠峰干扰有关。采用谱图拟合获取强度的应用程序采用率优于区间积分法。相关实验室需要进一步优化改进应用程序。大多数实验室用ED-XRF检测土壤-水系沉积物中重金属As、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、V能够满足定量分析要求;Co的标准样品含量范围较窄,精密度和准确度需要进一步评估;样品中Mo的质量分数大于1mg/kg时,才能达到定量分析要求。     

含钼、铜、铌、氮不锈钢化学和光谱分析系列标准样品的定值研究

采用纯金属原材料配制原料,选择合理的冶炼及锻轧工艺进行加工,成功研制出了包括高钼、高铜、高铌、高氮在内的20个元素的不锈钢化学分析及光谱分析用系列标准样品。按材料的不同部位选取20块样品,随机排序用火花源原子发射光谱仪进行均匀性检验,双因素方差分析统计处理数据,结果表明本套不锈钢标准样品有良好的均匀性。9家对标准物质定值有丰富经验的单位协作定值,确定了20个元素的认定值及标准不确定度。经同类不锈钢标准样品稳定性考察,此类标准样品稳定性良好,有效期可定为15年。射频辉光放电发射光谱的分析结果进一步证明:本套不锈钢标准样品的各元素成分含量有良好的梯度分布,对定值元素进行成线性考查,线性关系良好。     

有色金属矿区土壤Pb、Zn、Cd污染评价及形态分布研究

以郴州废弃矿区土壤为研究对象,对矿区所采集的12个土壤样品进行重金属含量调查及综合污染程度分析,并采用地累积指数法对重金属污染程度进行评价.结果表明,土样中重金属Pb、Zn、Cd的平均含量分别为:3 149.36 mg/kg、3 848.75 mg/kg、26.74 mg/kg.Zn和Cd达到极严重污染程度,Pb达到强污染严重水平.采用BCR连续提取法对土壤中Pb、Zn、Cd三种重金属元素的形态进行分析,结果表明Pb主要以可还原态存在,Zn主要以残渣态存在,Cd主要以弱酸提取态存在.     

波长色散X射线荧光光谱谱线重叠和基体效应校正系数有效性判断及在土壤、沉积物重金属测定中的应用

波长色散X射线荧光光谱法(WD-XRF)基体效应校正模型中元素的选择对于仪器操作人员是个难题。校正模型中基体元素并不是越多越好。在用经验系数法建立校正模型时,提出用t值法判断参与谱线重叠和基体效应校正的元素有效性,并以建立土壤、沉积物样品中As、Cr、Cu、Co、Ni、Pb、Zn、Mn、V等重金属元素的WD-XRF测定方法为例,先后利用t值法和未知样品的测试结果筛选、验证了基体校正模型,避免了反复尝试的盲目性。采用4个土壤标样、7个沉积物标样和3个土壤考核样评估了WD-XRF方法的准确度和精密度,结果符合实验室日常质控要求。分析方法可用于土壤中重金属污染状况详查检测实验室质控工作。作为经验模型法数理统计判断指标,t值法对其他领域建立WD-XRF基体校正模型也有借鉴意义。     

金属标准物质中杂质的辉光放电质谱法溯源分析

标准物质定值分析的溯源性要求比常规分析高很多。在常规分析中,有证标准物质（CRM）可用于校准以及建立可溯源性。尽管与标准物质生产和认定相关的ISO导则并没有十分明确地提到校准,但众多标准物质生产者在定值分析时却不接受基准标准物质用于校准。这些要求制约了标准物质定值方法的使用,因为这些方法可以采用已知高纯度的标准物质、化学计量法及已知高纯度标准物质的混合物进行校准。有效的固体取样技术,例如通常使用的块状标准物质进行校准的辉光放电质谱法（GD MS）或火花源发射光谱法（spark OES）,似乎不太适合定值分析。尤其是固体样品中痕量元素分析测定的有力工具辉光放电质谱法,除金属杂质外,使用特定气体混合物,这种方法也可以分析相关的非金属杂质如硫和磷。我们开发了一种可以使用已知高纯度的标准物质混合物和化学计量法的校准方法,这种校准方法同样可用于辉光放电质谱法。与溶液中基体匹配技术类似,此校准方法基于掺杂的粉末压片。本文还结合铜和钢标准物质的定值分析结果进行了陈述。     

钢铁化学标准物质成品的均匀性检验

具有一种或多种良好特性,这种特性可用来校准测量仪器,评价测量方法或确定其它材料的特性的物质被称为标准物质.对那些用技术上正确的方法已确定了其一种或几种特性值的标准物质,且这些特性值可追溯到由定值部门所发布的证书或其它文件,则称这些标准物质为认证标准物质或保证标准物质(以下简称标准物质或CRM).钢铁化学标准物质在验证分析方法、校正仪器、检查操作技术、标定溶液浓度和绘制工作曲线等方面有着广泛的用途,尤其是在仲裁分析时,它作为定值的依据,对于提高分析水平,保证产品质量起着极大的作用.     

硝酸银滴定分析用标准物质研制及不确定度的评定

采用硝酸银高纯试剂为原料，使用电位滴定法，研制出硝酸银滴定分析用水溶液标准物质。以测量值为标准值，可溯源至氯化钠纯度标准物质。特性值的标准不确定度由溶液定值过程、溶液标准物质不均匀性、溶液标准物质不稳定性引入的不确定度等合成。分析结果表明，研制的标准物质具有良好的均匀性和稳定性，并通过与国家标准品量值比对，验证了定值结果的准确性。     

超声辅助-王水提取法在测定土壤中重金属元素的应用

建立了超声辅助王水消解土壤样品的前处理方法,并结合电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对土壤样品中铜、锌、镍、铁、锰、铅、砷、汞、铬、镉等10种元素进行测定。通过试验确定王水用量为5mL、超声水浴温度为80℃、超声提取时间为45min的超声提取条件。在优化的仪器条件下,按照实验方法测得的土壤样品中10种元素的校准曲线线性相关系数为0.9996~0.9999;各元素的检出限为0.0021~0.23mg/kg,各元素的测定下限为0.0070~0.78mg/kg。按照实验方法(超声王水提取-ICP-AES/ICP-MS)测定土壤样品中铜、锌、镍、铁、锰、铅、砷、汞、铬、镉,测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为0.39%~7.8%;除铁、锰的提取值较小外,其他元素的测定结果与采用国标方法(GB 15618—1995、GB/T 22105.1—2008)得到的测定值基本一致;按照实验方法测定土壤标准物质GBW07404、GBW07406、GBW07407、GBW07427中铜、锌、镍、锰、铅、砷、汞、铬、镉,除了锰由于其在原土中主要以氧化物结合态存在,测定结果偏低以外,其他元素测定值与认定值相吻合。     

铂族元素系列地球化学标准物质研制

在GPt—1~7标准物质的基础上,新近研制了3个铂族元素地球化学标准物质,包括1个ng/g级的样品(GPt—8)和2个μg/g级的铂矿石(GPt—9、GPt—10),由7~9个实验室采用锍镍试金—碲共沉淀—等离子体质谱为主的多种分析方法定值,并将超痕量GPt—1、GP—t2标准物质中的Os、Ru、Ir、Rh数据做了补充测定,提高了定值程度,使GPt—1~GPt—10成为从n×10-11~n×10-6均有可靠量值的铂族元素地球化学标准物质的完整系列。