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密闭高温高压溶样ICP-MS测定56种国家地质标准物质中的36种痕量元素——对部分元素参考值修正和定值的探讨

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刘晔, 第五春荣, 柳小明, 袁洪林. 密闭高温高压溶样ICP-MS测定56种国家地质标准物质中的36种痕量元素——对部分元素参考值修正和定值的探讨[J]. 岩矿测试, 2013, 32(2): 221-228.
引用本文: 刘晔, 第五春荣, 柳小明, 袁洪林. 密闭高温高压溶样ICP-MS测定56种国家地质标准物质中的36种痕量元素——对部分元素参考值修正和定值的探讨[J]. 岩矿测试, 2013, 32(2): 221-228.
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Ye LIU, Chun-rong DIWU, Xiao-ming LIU, Hong-lin YUAN. Determination of 36 Trace Elements in 56 Chinese National Standard Reference Materials by ICP-MS with Pressurized Acid-Digestion[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(2): 221-228.
Citation: Ye LIU, Chun-rong DIWU, Xiao-ming LIU, Hong-lin YUAN. Determination of 36 Trace Elements in 56 Chinese National Standard Reference Materials by ICP-MS with Pressurized Acid-Digestion[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(2): 221-228.
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密闭高温高压溶样ICP-MS测定56种国家地质标准物质中的36种痕量元素——对部分元素参考值修正和定值的探讨

  • 大陆动力学国家重点实验室，西北大学地质学系，陕西 西安 710069

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目(40902056)；科技部国家重点实验室自主研究重点课题(BJ11070)
详细信息
    通讯作者: 第五春荣，博士，主要从事前寒武纪地质及同位素年代学研究。E-mail： diwuchunrong@163.com

  • 中图分类号: O657.63; P585; S151.93

Determination of 36 Trace Elements in 56 Chinese National Standard Reference Materials by ICP-MS with Pressurized Acid-Digestion

  • State Key Laboratory of Continental Dynamics, Department of Geology, Northwest University, Xi′an 710069, China

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    摘要
  • 标准物质参考值的准确性在测试仪器校准、分析数据质量监控以及方法评价等方面具有非常重要的作用。为了检验国家地质标准物质参考值的准确性，本文应用密闭溶样-电感耦合等离子体质谱法分析了国家地质标准物质的18种岩石(GBW 07103~GBW 07125)、19种沉积物(GBW 07301~GBW 07318)和19种土壤(GBW 07401~GBW 07430)中36种痕量与稀土元素。结果表明，除个别样品中的几个元素(Ni、Cr、Pb、Co、Cu、Sc、Yb、Lu)外，其余国家标准物质中36种元素测定结果的相对标准偏差均小于10%；绝大部分元素测定值的相对误差小于10%，测定值与参考值能较好地吻合。将误差较大元素的测定值与其他实验室的测定值以及文献报道值进行了比较，指出已有的参考值需要修正；针对部分沉积物和土壤中的元素未提供参考值，如GBW 07306的Ni、GBW 07313的Be、Hf、Ta，GBW 07314的Li、Be，GBW 07409、GBW 07410和GBW 07411的Hf、Ta，GBW 07426的Gd、Ta，本文给出了相应的参考值。
    The accuracy of the certified values of the national reference materials plays an important role in instrument calibration, and therefore quality control for analysis data. In order to test the accuracy of the certified values of the Chinese National Standard Reference Materials, 36 trace elements were determined for 18 National Standard Reference Materials of rock (from GBW 07103 to GBW 07125), 19 National Standard Reference Materials of sediment (from GBW 07301 to GBW 07318) and 19 National Standard Reference Materials of soil (from GBW 07401 to GBW 07430) by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS). These National Standard Reference Materials were digested by using the pressurized acid digestion technique. The relative standard deviation (RSD) of most trace elements in these materials were typically better than 10%, except for Ni, Cr, Pb, Co, Cu, Sc, Yb and Lu in several reference materials. Most of the results were consistent with the certified values in the literature, and with a relative error of less than 10%. Results given here indicate that a few certified values of some reference materials should be revised. In addition, content values of some trace elements in the National Standard Reference Materials of sediment or National Standard Reference Materials of soil, such as Ni for GBW 07306, Be, Hf and Ta for GBW 07313, Li and Be for GBW 07314, Hf and Ta for GBW 07409, GBW 07410 and GBW 07411, Gd and Ta for GBW 07426 are provided here.
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  • 图 1  18种岩石标准物质36种元素的相对标准偏差

    Figure 1. 

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    图 2  国家标准物质稀土元素球粒陨石标准化(其中灰色的线为参考值；黑色线本文测试结果)

    Figure 2. 

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    表 1  ICP-MS仪器工作参数

    Table 1.  Operation parameters for ICP-MS

    工作参数 条件
    射频功率 1320 W
    雾化气流速 0.92 L/min
    辅助气流速 0.15 L/min
    样品提升量 200 μL/min
    数据采集方式 跳峰
    每个质量峰测定点数 1
    每点测定时间 30 ms
    扫描次数 3
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    表 2  基体匹配标准溶液

    Table 2.  Matrix-matched standard solutions

    元素 ρB/(ng·mL-1)
    标准1 标准2 标准3
    Ba, Sr 500 100 20
    V, Rb, Zr, Ce 250 50 10
    Cr, Cu, Zn, Nd, La 100 20 4
    Co, Ni, Pb, Li 50 10 2
    Sc, Th, Ga, Y, Pr, Sm, Gd, Nb 25 5 1
    Cs, Hf 10 2 0.4
    Dy, Er, Yb, U 5 1 0.2
    Be, Lu, Tb, Ho, Tm, Eu, Ta 2.5 0.5 0.1
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    表 3  标准物质不同实验室分析结果对比

    Table 3.  Analytical results of elements in National Standard Reference Materials from different laboratories

    标准物质编号 元素 测定值 wB/(μg·g-1)
    L H Z Q 参考值
    GBW 07103 Cr 2.38 - - 2.19 3.6
    Ni 1.64 1.02 1.28 1.35 2.3
    Cu 2.49 2.06 - - 3.2
    Y 68.7 72.1 70.4 67.8 62
    GBW 07104 Li 20.4 - - 22.6 18.3
    Nb 5.72 5.91 - 5.46 6.8
    Cs 1.72 1.73 1.68 1.63 2.3
    Tb 0.33 0.34 0.33 0.35 0.41
    Tm 0.11 0.11 0.12 0.12 0.15
    Yb 0.73 0.73 - 0.75 0.89
    Hf 2.52 2.52 2.46 2.71 2.9
    Ta 0.35 0.38 - 0.37 0.4
    GBW 07105 Li 10.9 - - 10.9 9.5
    Nb 76.3 - - 75.8 68
    Cs 0.45 0.49(8)① - 0.45 0.7
    Tm 0.23 0.23(8)① - 0.26 0.28
    Yb 1.25 1.27(8)① - 1.3 1.5
    Pb 4.7 4.65(8)① - 4.75 7
    GBW 07106 V 29.1 30.5 27.6 - 33
    Zn 17.6 - - 17.2 20
    Nb 4.97 5.43 - 5.33 5.9
    Cs 1.38 1.43 1.35 1.4 1.8
    Pr 4.8 5.07 4.9 4.97 5.4
    Tb 0.68 0.73 0.66 0.65 0.79
    Tm 0.28 0.28 0.28 0.25 0.32
    Lu 0.26 0.27 0.26 0.24 0.3
    Hf 5.56 5.31 5.56 5.95 6.6
    GBW 07107 Ta 0.86 - - 0.82 1
    GBW 07108 Li 26 21.5 27.8 27.2 20
    Co 10.6 10.4 10 9.38 9
    Ni 22.4 20.4 21.3 20.4 18
    Zn 45.9 47.5 48.3 49.6 52
    Cs 2.8 2.89 2.79 2.74 3.2
    Tb 0.29 0.31 0.3 0.31 0.35
    Er 0.95 0.95 0.98 0.95 1.1
    Tm 0.14 0.14 0.14 0.14 0.17
    Pb 15.8 16 14.3 16.9 18
    GBW 07109 Li 39.2 34.4 40.2 - 32.9
    Sc 4.09 3.29 3.48 - 2.22
    Y 28.6 28.3 29.9 - 24.7
    Nb 74.8 83.4 78.2 - 66.9
    Tm 0.4 0.41 0.4 - 0.46
    U 16.6 17.4 18.2 - 14.6
    GBW 07110 Y 32.3 32 32.3 - 28
    GBW 07111 Be 1.85 1.7 - - 2.11
    Sc 11.6 11 12.1 - 10.3
    Cr 41.6 40.5 - - 37.6
    Ni 27.6 26.2 27.7 - 24.4
    Cu 10.2 - 10.4 - 8.8
    Y 18.1 17.3 18 - 15.5
    Pb 17.7 17.4 16.6 - 19.8
    GBW 07112 Li 1.34 1.21 - - 1.94
    Be 0.16 0.15 - - 0.98
    Cr 16.1 15.7 - - 14.5
    Ni 78.5 94.1 73.1 - 69
    Cu 44.2 35.6 36.8 - 28.3
    Zn 140 133 133 - 118
    Rb 2.81 1.77 2.96 - 4.79
    Y 5.5 5.3 5.5 - 4.9
    Zr 22.2 20.9 - - 29
    Nb 4.53 4.65 4.42 - 9.3
    Cs 0.07 0.06 0.06 - 0.17
    Pr 0.74 0.76 - - 0.84
    Er 0.52 0.52 0.59 - 0.47
    Tm 0.066 0.067 0.075 - 0.09
    Hf 0.78 0.79 0.93 - 0.65
    Pb 0.91 0.89 - - 5.16
    Th 0.11 0.11 0.08 - 0.28
    U 0.028 0.027 - - 0.086
    GBW 07114 Be 0.076 0.066 - 0.22
    Co 5.08 6.19 4.61 - 3.88
    Zr 1.16 1.28 - - 3
    Nb 0.1 0.1 - - 2.77
    Cs 0.06 0.05 0.06 - 0.07
    Pr 0.33 0.35 - - 0.44
    Nd 1.23 1.21 - - 1.39
    Gd 0.24 0.24 - - 0.18
    Dy 0.22 0.22 0.21 - 0.19
    Er 0.12 0.12 - - 0.09
    Hf 0.037 0.035 - - 0.1
    Ta 0.01 0.03 - - 0.18
    Pb 2 1.72 2.96 - 4.44
    U 0.12 0.12 - - 0.16
    GBW 07122 Li 12.9 - 12.5 - 11
    Be 0.42 0.39 - - 0.34
    Rb 26.7 25.5 27.8 - 30
    Y 23.2 23.1 23.7 - 20
    Ba 51.2 47.6 44.9 - 62
    Eu 0.82 0.83 - - 0.92
    Gd 3.02 3.07 3.51 - 2.7
    Pb 3.72 3.62 - - 9
    GBW 07125 Be 1.12 0.95 - - 1.3
    Co 0.98 0.94 1.0 - 1.5
    Zr 29.3 28.5 - - 22.6
    Cs 1.36 1.43 1.33 - 1.8
    U 0.35 0.36 - - 0.75
    GBW 07302 V 14.5 - - 14.2 16.5
    Eu 0.37 - - 0.31 0.49
    Pb 42.9 - - 43.4 32
    GBW 07303 La 34.6 - - 35.6 39
    Pr 7.22 - - 7.51 8.3
    GBW 07304 Pr 8.29 - - 8.44 9.3
    Tb 0.79 - - 0.79 0.9
    Er 2.8 - - 2.93 2.5
    Lu 0.41 - - 0.43 0.47
    Hf 4.86 - - 5.08 5.8
    U 2.98 - - 3.16 2.6
    GBW 07305 U 3.15 - - 3.17 2.6
    GBW 07306 Nb 10 - - 10.1 12
    Gd 4.85 - - 5.03 5.5
    Hf 4.14 - - 4.51 4.9
    GBW 07307 Ni 58.7 - - 58.3 53
    Cs 4.82 - - 4.89 5.9
    Er 2.62 - - 2.44 2.3
    GBW 07308 Ni 2.31 - - 2.53 2.7
    Cu 5.13 - - 4.94 4.1
    Cs 3.22 - - 3.22 3.6
    La 25.8 - - 27.2 30
    Tb 0.47 - - 0.48 0.54
    Ho 0.61 - - 0.62 0.9
    Tm 0.29 - - 0.31 0.33
    Lu 0.32 - - 0.34 0.38
    Hf 12.1 - - 13.4 14.5
    U 3.37 - - 3.31 3
    GBW 07310 Cs 1.9 - - 1.97 2.3
    Ba 35.3 - - 37.7 42
    Pr 2.66 - - 2.91 3.2
    Tb 0.33 - - 0.36 0.42
    Ta 0.36 - - 0.41 0.5
    GBW 07312 Tb 0.71 - - 0.73 0.82
    Ta 0.36 - - 0.41 0.52
    GBW 07301a Be 3.53 3.22 - - 2.9
    Y 25.6 24.2 25.6 - 22.0
    U 5.15 5.5 5.71 - 4.6
    GBW 07317 V 16.4 16.1 14.9 - 20
    Ni 4.83 4.15 4.59 - 3
    Tm 0.15 0.15 0.16 - 0.13
    U 0.83 0.89 - - 0.7
    GBW 07318 Be 7.3 6.56 - - 5.7
    Y 41.9 40.5 43.8 - 34
    U 3.6 3.75 3.96 - 3
    GBW 07401 Ta 1.2 - - 1.25 1.4
    GBW 07402 Ga 16.5 - - 14.8 12
    Tm 0.3 - - 0.31 0.42
    Ta 0.62 - - 0.68 0.78
    GBW 07403 Cs 2.62 - - 2.61 3.2
    Ta 0.64 - - 0.65 0.76
    GBW 07404 Cu 44.9 - - 43 40
    GBW 07405 Li 62 - - 64.9 56
    Tb 0.56 0.57(7)② - 0.56 0.7
    GBW 07406 Co 6.59 - - 6 7.6
    Ba 105 - - 102 118
    Nd 18.36 - - 19.9 21
    Tb 0.48 - - 0.49 0.61
    Dy 2.97 - - 3.08 3.3
    Er 1.93 - - 1.88 2.2
    Tm 0.32 - - 0.31 0.4
    Lu 0.36 - - 0.39 0.42
    GBW 07408 Li 40.5 - - 40.6 35
    Y 28.8 - - 28.7 26
    GBW 07423 Y 29.4 28.7 30.5 - 25
    U 2.54 2.6 2.62 - 2.1
    GBW 07424 Zn 55.9 56.7 57.1 - 64
    Ta 1.09 1.19 - - 1.3
    GBW 07425 Lu 0.37 0.37 0.37 - 0.41
    Ta 0.93 0.99 - - 1.05
    注：L—本文给出的测定值；H—中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室的测定值；Z—中国科学院地质与地球物理研究所的测定值；Q—参考文献[9的测定值；标注①、②的数据是参考文献[7和[8的测定值；“-”表示未检出。
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    表 4  标准物质GBW 07301中36种元素的参考值

    Table 4.  The proposed values of 36 trace elements in National Standard Reference Material GBW 07301

    元素 参考值wB/(μg·g-1)
    Li 31.1±1.0
    Be 3.33±0.08
    Sc 15.7±0.3
    V 121±2
    Cr 193±4
    Co 22.4±0.6
    Ni 82.0±2.2
    Cu 23.4±1.1
    Zn 81.1±4.0
    Ga 23.2±0.5
    Rb 118±2.0
    Sr 543±7.5
    Y 25.4±0.5
    Zr 310±7
    Nb 36.6±0.5
    Cs 4.03±0.10
    Ba 934±12
    La 39.2±1.0
    Ce 84.1±1.4
    Pr 9.69±0.23
    Nd 38.7±1.5
    Sm 7.43±0.22
    Eu 1.82±0.04
    Gd 6.00±0.13
    Tb 0.82±0.02
    Dy 4.47±0.10
    Ho 0.84±0.04
    Er 2.34±0.07
    Tm 0.35±0.01
    Yb 2.39±0.09
    Lu 0.37±0.02
    Hf 8.24±0.32
    Ta 3.52±0.21
    Pb 27.1±0.8
    Th 30.8±1.1
    U 4.86±0.15
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收稿日期:  2012-07-18
录用日期:  2012-11-16

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