单波长激发能量色散X射线荧光光谱测定土壤样品中镉等元素方法性能评估

用X射线荧光光谱仪(XRF)准确测定土壤样品中低含量Cd(～0.3 mg/kg)一直是个难题。实验利用4个系列129个土壤、沉积物标准样品和实际土壤样品,用基准比值法、相对误差(相对偏差)频率分布和相对误差(相对偏差)绝对值在不同含量范围的分布数据,系统评估了采用双曲面弯晶(HF-DCC)全聚焦技术实现的单波长激发能量色散X射线荧光光谱仪(SW-ED-XRF)和基本参数法测定土壤样品中低含量Cd等重金属元素的实际效果。结果表明,用SW-ED-XRF测定土壤样品中重金属元素As、V、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni、Mn的方法检出限、精密度和准确度与常规波长色散X射线荧光光谱仪(WD-XRF)和能量色散X射线荧光光谱仪(ED-XRF)相当,准确度合格率大于90%,能够满足检测实验室质控要求。采用SW-ED-XRF定量分析土壤样品中Cd,测量时间分别为90 s和300 s时,检出限分别为0.2 mg/kg 和0.05 mg/kg。用重复测定法、背景计数法和校准曲线法相互验证了Cd检出限结果。用人眼可分辨的Cd谱峰对应的最低含量确认了Cd检出限的合理性。90 s条件下,Cd准确度合格率为79.6%,优于常规WD-XRF和ED-XRF。土壤样品中低含量Cd的XRF快速测定已有明显进步。     

分析方法标准验证实验中不同方法结果间一致性判据研究

不同分析方法间测定结果的比较,用于判断两方法间一致性,是检测实验室经常遇到的实际问题。其应用背景包括方法标准验证实验中,新方法与经典方法间的比较。特别是在缺少标准样品,不满足t值检验的数据条件下,选用合适判据尤其重要。利用波长色散X射线荧光光谱(WD-XRF)和能量色散X射线荧光光谱(ED-XRF)测定土壤、水系沉积物中As、Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Co、V、Mn等重金属一组数据,探讨了比值法、线性模型回归参数法、基于相对偏差的t值检验法、基于与相对偏差限值比较的合格率等判据用于判断结果一致性的可能性。研究结果表明,对一组验证样品,分别用两种分析方法测定,取各元素两组测定结果相对偏差,与相关限值比较,根据合格率大小可以判断两方法结果一致性。方法符合日常质控技术规范,实用性强。基于经验模型公式得到的相对偏差限值填补了质控规范中部分元素空白,奠定了此判据的应用基础。其他判断方法,如比值法(图示法),回归模型法(斜率、相关系数)以及基于相对偏差的t值检验法均有助于发现问题,可协助判断方法间的一致性。     

能量色散X射线荧光光谱仪和简化的基体效应校正模型测定土壤、沉积物中重金属元素

用于测定土壤、沉积物样品中无机元素的波长色散X射线荧光光谱法(WD-XRF)基体效应校正经验模型中,通常需要Mg、Al、Si、Ti、K、Fe、Ca等常量元素测定结果。针对能量色散X射线荧光光谱法(ED-XRF)应用方案,如果能将参与基体效应校正的元素个数压缩,不考虑Mg、Al、Si等轻元素,其分析成本和时间将明显得到优化。实验探讨了简化基体效应校正模型的可能性。基于康普顿散射和简化的基体效应校正模型,建立了土壤、沉积物样品中As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn、V等重金属元素的ED-XRF测定方法。用5个土壤、9个沉积物标样认定值和3个土壤考核样品WD-XRF测定结果为基准,以HJ 780—2015质控要求为依据,评估了方法的准确度和精密度。目标元素分析结果准确度合格率94.1%~100%,精密度合格率100%。基于经典的背景计数法和重复测定法评估了方法检出限。各项实验结果表明,ED-XRF可用于土壤重金属污染状况详查检测实验室质控工作。     

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。     

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。     

模拟大气颗粒物混合元素滤膜标准样品的研制与质量考察

用能量色散X射线荧光光谱法(ED-XRF)测定大气颗粒物滤膜样品中Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Sr、Ba等无机元素的HJ 829—2017标准已颁布实施多年。颗粒物滤膜标准样品对于校准曲线的建立、评估具有重要意义。目前市场仅有美国NIST SRM 2783一种模拟大气颗粒物滤膜标准样品,价格昂贵,基层实验室在日常检测工作中很难用于质控工作。没有价格合适、质量符合要求相关产品投放市场,基层实验室大气颗粒物元素XRF分析质控工作就无法落实。借鉴国外模拟大气颗粒物滤膜标样制备方法,以湖南污染土壤标样为加工原材料,经进一步粉碎后,利用表面活性剂将细颗粒物制成悬浊液,定量、均匀分布在多孔滤膜上。6家ED-XRF实验室,1家质子激发X荧光光谱分析(PIXE)和1家中子活化分析(NAA)实验室,对同批次制备的120张滤膜样品随机抽取14张进行了测试,对滤膜上20多种元素测定结果的准确度和精密度进行了评估。初步分析结果表明:Al、Fe、Zn、As、Ba、Ti、Pb等元素含量与依据土壤标样元素认定值比值推算的结果基本相符;Al、Si、Fe、Ti、Mn、Zn、K、As、Pb等元素含量相对标准偏差(RSD)范围为6.8%~21%,基本满足滤膜质控样品要求,可以提供给基层实验室试用。提出了后续研究工作思路及计划。     

能量色散X射线荧光光谱法测定大气颗粒物中无机元素应用程序的建立、评估与维护

用能量色散X射线荧光光谱法(ED-XRF)测定大气颗粒物滤膜样品中Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Sr、Ba等无机元素,不需要样品前处理,分析方法具有快速、准确的特点,方法标准已颁布实施。基于多年的应用经验,总结出建立应用程序时的要点如下:存在干扰时,应采用全谱图拟合方式对重叠谱峰进行解析,可扣除或减小干扰峰的影响,得到目标元素特征谱峰强度;为保证Na-Kα、Mg-Kα、l-Kα、Si-Kα的谱线拟合,参与拟合的谱线中应去掉位于相同或相近位置上的Lα谱线;存在干扰或相互干扰的元素如As-Pb、Fe-Co、Ti-V-Ba、Fe-Mn、Mn-Cr等,必须在相同分组条件下同时测定;滤光片的合理使用有利于提高信噪比,降低背景值,特别是对于低含量元素,背景扣除是否准确对结果影响很大;校准曲线回归后参数截距设置为0,可有效避免薄膜标样支撑膜上杂质对后续样品检测结果影响;市场上缺乏颗粒物滤膜标样时,不同分析技术、不同仪器测试结果及多家实验室间对相同颗粒物样品测试结果比对,可有效发现应用程序存在的问题。多年应用经验表明,国产模拟颗粒物滤膜标准样品和轻元素X射线荧光强度再校准样品尽快进入市场,对于有效监控荧光强度波动性,保证样品测试结果的一致性和不同实验室间相同样品测试结果的可比性具有重要意义。     

电感耦合等离子体串联质谱法测定高温合金中痕量磷和硫

采用电感耦合等离子体质谱法测定高温合金中痕量P和S时会受到严重的质谱干扰从而影响测定结果。采用王水-氢氟酸溶解样品,在串联四极杆(MS/MS)模式下,先分别设置一级质量过滤器(Q1)的质荷比(m/z)为31和32,接着向碰撞/反应池内通入O₂,³¹P⁺和³²S⁺会与O₂反应生成³¹P¹⁶O⁺和³²S¹⁶O⁺,而干扰离子不能与O₂发生反应,设置二级质量过滤器的质荷比分别为47和48,使得³¹P¹⁶O⁺和³²S¹⁶O⁺通过并被检测器检测,从而避免了质谱干扰。据此,建立了电感耦合等离子体串联质谱法(ICP-MS/MS)测定高温合金中痕量P和S的方法。对O₂流速进行了优化,选择O₂流速为0.375 mL/min。方法线性范围为1.00~100 μg/L,线性相关系数不小于0.999 7,P和S的检出限分别为0.075 μg/g和0.086 μg/g,定量限分别为0.23 μg/g和0.26 μg/g。选择高纯镍标准样品为测定对象,按照实验方法对其中P和S进行测定,并进行空白加标回收试验,回收率在96%~109%之间。采用所建立的实验方法对高温合金标准物质和高温合金样品中P和S进行测定,测定结果分别与认定值、电感耦合等离子体原子发射光谱法或高频燃烧红外吸收法测定值基本一致,实际样品测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为2.0%～4.7%。     

成分分析中测量不确定度的两种评定方法比较及Top-down法有效性验证

RB/T 141—2018《化学检测领域测量不确定度评定利用质量控制和方法确认数据评定不确定度》是近年来中国合格评定国家认可委员会大力推行的测量不确定度评定Top-down法标准。其方法原理是在期间精密度测量条件下，将影响成分分析测试结果的各种因素归纳为实验室质控数据的“偏倚值”和“期间精密度(标准偏差)”,合并这两个分量后，作为测试结果不确定度的估计量。方法简便，可操作性强。以全国分析检测人员能力培训委员会系列培训教材《成分分析中的数理统计及不确定度评定概要》(基于Bottom-up法原理的GUM法)和文献中的38个评定示例为基础数据，比较了Top-down和GUM两种方法结果。为充分利用文献数据，方便方法比较，Top-down法计算公式中的“偏倚分量”和“期间精密度”分别采用校准曲线拟合误差和重复测量精密度计算。结果表明，两种方法结果有可比性。用Top-down法结果除GUM法结果，两者比值稳健统计平均值为0.91;Top-down法结果略大于GUM法结果。用Top-down法评估了14个标准样品实验室测定结果的扩展不确定度，并与标准样品标准值扩展不确定度进行了比较。结果表明，以标...