电感耦合等离子体发射光谱法测定土壤中的钍

王攀峰 邰文亮 王 斌 薛志伟

(核工业二〇三研究所，陕西 咸阳 712000)

土壤样品中钍的分析，是天然放射性核素监测项目之一[1]，也是辐射环境质量评价的必测项目[2]。钍的分析测定方法有分光光度法[3]、X射线荧光光谱法[4]、电感耦合等离子体质谱法[5]和电感耦合等离子体发射光谱法[6]等。电感耦合等离子体发射光谱仪的炬焰温度高，能有效的激发钍原子，具有线性范围宽、干扰少和灵敏度高等优点[7]。本文采用Na2O2在700℃熔融分解土壤样品，三乙醇胺-EDTA混合液提取使其与样品中Fe、Al和Ti络合而进入碱性溶液消除大量基体干扰元素[8]，热的NaOH溶液(20g/L)过滤洗涤，再用热的4 mol/L HCl溶液溶解沉淀，并用ICP-AES在401.913 nm波长处测定溶液中的钍含量。该方法快速，简便，干扰少，结果准确，适用于大批量土壤样品的快速分析测定。

1 实验部分

1.1 仪器及工作条件

电感耦合等离子体发射光谱仪ICPS-7510(日本岛津)，BSA224S-CW分析天平(德国赛多利斯)，Barnstead Easypure Ⅱ超纯水机(美国热电)，SX-4-10型箱式电阻炉(天津泰斯特仪器有限公司)，电热板(天津拓至明实验仪器技术开发有限公司)。

ICP-AES最佳工作条件：RF功率为1.2 kW，工作频率为28.0 MHz，冷却气流量为14.0 L/min，载气流量为1.2 L/min，辅助气流量为0.70 L/min，观察高度为12.0 mm。

1.2 标准溶液和主要试剂

Th(Ⅳ)标准储备液的配制：按王攀峰等[9]方法配制1 mg/mL钍(Ⅳ)标准储备液，稀释后配制不同浓度的工作标准溶液。

土壤标准物质GSS-1，GSS-3，GSS-5，GSS-9，GSS-16，GSS-17，GSS-27。

过氧化钠、氢氧化钠、三乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠、浓盐酸等均为分析纯，实验用水由超纯水机制备(18.2MΩ·cm)，高纯氩气(质量分数w> 99.99%)。

三乙醇胺-EDTA混合提取剂配制：称取25.0 g乙二胺四乙酸二钠置于1 L烧杯中，加入250 mL三乙醇胺、750 mL去离子水，搅拌均匀使之溶解完全。

1.3 样品处理方法

称取0.5±0.0001 g试样于刚玉坩埚中，加入2～5 g过氧化钠，搅拌均匀后用0.5 g过氧化钠覆盖样品表面。置于已升温至700 ℃的马弗炉中熔融10 min，取出。冷却后将坩埚转移至烧杯中，加入60 mL煮沸的去离子水和10 mL混合提取剂，待剧烈反应后用少量水和(1+1)盐酸洗出坩埚，将盛有样品的烧杯放于恒温电热板上煮沸1 min后取下，稍冷后，用热的20 g/L NaOH溶液洗涤烧杯2次和漏斗2次，用热水洗烧杯1次和漏斗1次，弃去滤液，用10 mL 4 mol/L HCl热溶液溶解沉淀于50 mL比色管中，定容，摇匀，待测。

按上述方法随同试样分析，做空白试验。

2 结果与讨论

2.1 分析谱线的选择

通过对样品溶液的光谱扫描，比较了图谱、背景轮廓和强度值，选择出背景低、信噪比高、干扰小的谱线为待测元素的分析谱线[10-12]。在仪器最佳条件下，通过实验选择401.913 nm、332.512 nm两条谱线为分析谱线，以四种土壤标准物质GSS-3、GSS-1、GSS-5、GSS-16为参考样品，由表1可见，依据测定结果确定相对误差及相对标准偏差(RSD)都较小的谱线，选择出最优分析谱线为401.913 nm。

2.2 检出限

在选定的仪器工作条件下，在波长401.913 nm下，按方法步骤对空白溶液连续测定15次，以三倍标准偏差计算方法检出限为0.53 μg/g(见表2)。

表2 方法检出限

2.3 准确度与精密度

对GSS系列土壤标样分别测定6次，测定及分析结果见表3，Th的测定值与标准值基本一致，准确度为1.4%～7.8%，精密度(RSD，n=6)为4.6%～10.1%，符合土壤地球化学测量规范要求[13]。

2.4 加标回收率

以土壤标样GSS-3、GSS-9、GSS-5和GSS-16为实验样品，分别加入定量的钍进行试验，计算加标回收率，由表4可见，加标回收率为94.3%～103.1%。

表3 方法的准确度和精密度结果

表4 加标回收率

3 结语

本文采用过氧化钠熔矿，三乙醇胺-EDTA混合液提取，热的NaOH溶液分离过滤沉淀，热盐酸溶解沉淀的样品前处理方法，选择合适的检测波长，建立了电感耦合等离子体发射光谱测定土壤样品中钍含量的分析方法。在检测波长为401.913 nm时，本方法的检出限为0.53 μg/g，准确度为1.4%～7.8%，精密度(RSD，n=6)为4.6%～10.1%，加标回收率为94.3%～103.1%，本文采用了碱熔分解样品及直接过滤分离，减小了基体干扰，提高了分析速度，结果准确，适于土壤样品中钍的批量快速检测。