实验方法与质量保证

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样品的测试分析分别由英国地调局实验室、原地矿部测试所生产室和原地矿部物化探所实验室承担。英国方面测试全部生物地球化学样品的总硒和烧失量。测试所对其中30%的样品进行了总硒和多元素分析测试。前者用于检验双方测试方法和仪器的精度和稳定性,后者用于分析硒与其他元素的相关关系。除此之外测试所还承担了综合地质地球化学剖面样品硒及多元素的测试。物化探所完成了土壤硒形态的分离与测试。为保证各家测试结果尽量一致,中英双方曾多次进行测试方法的协调和对比试验,直至满意才进行批量测试。

一、样品前期处理

岩石样品粉碎研磨过120目(125μm)筛,装袋备用;

土壤、粮食样品在低于35℃温度下干燥6~12h,用球磨机研磨至小于150μm,装袋备用;

头发样品用洗涤剂漂洗数次后,再用去离子水冲洗两次,干燥后剪成2~3mm长度混合均匀。

二、测试方法

1.全硒测定

取0.1g样品用HNO3和HClO4硝化,烘干后用4mol/LHCl溶解,然后用石墨炉原子荧光光谱法(AFS)测定溶液中的硒,检出限为1ng/g。

2.多元素测定

用感耦等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定土壤、粮食、人发样品中Mg、Mo、Mn、Fe、Cu、P、Pb、Zn、Cd等元素。

3.土壤pH值测定

用去离子水将土壤溶解,用pH测定仪测试。

4.土壤硒形态分析

参照Chao和Sanzolone(1989)等提出的方法,设计了一套连续提取程序,依次分离出水溶态硒、离子交换态硒、有机态硒、酸溶态硒、硫化物态硒和残余态硒。具体步骤如下。

(1)水溶态硒的提取:称取1g样品用20ml去离子水浸泡并在振荡器上振荡30min,高速离心机上离心5min,吸取10ml上清液测硒;

(2)离子交换态硒的提取:上一步骤的残渣加20ml0.1mol/L KH2PO4按上述方法和时间振荡、离心,测定上清液的硒;

(3)有机结合态硒的提取:步骤(2)残渣加20ml0.1mol/L Na2P2O7溶液(pH=10),振荡4h,离心15min;倾出上清液后用5mlH2O洗涤残渣,振荡15min,离心15min,将两次上清液合并,用HNO3和HClO4硝化后测定硒;

(4)酸溶态硒的提取:步骤(3)残渣用20ml4mol/L HCl在沸水浴上浸泡加热45min,离心,在上清液中加入一定量铁盐溶液加热至沸,冷却后测硒;

(5)硫化物态硒的提取:步骤(4)残渣加入0.5gKClO3和10ml浓HCl混匀,45min后加10ml水摇匀离心,测定上清液硒;

图2-2 英国地调局(BGS)与地矿部测试所(IRMA)测试结果对比

(6)残余态硒:步骤(5)残渣加10ml浓HNO3、5m1HF和2mlHClO3,加热1h,再加入18ml1:1的HCl和2ml0.5mg/mlFe的铁盐溶液,加热到沸腾10min,用4mol/L HCl稀释,测硒。

浸提液硒的测定用氢化物原子荧光法,其检出限为1ng/g,精密度(RSD)小于5%,标准回收率大于95%。

5.烧失量(LOI)测定

在35℃左右干燥后的土壤样品称重并置于炉中,从105℃加热至450℃,约4小时后取出称重,失去的重量即为烧失量。

6.有机碳(TOC)测定

样品在ZECO坩埚中用热的10%HCl去碳酸盐,然后用蒸馏水冲洗。此操作重复4次,剩余物放入炉中于60℃下干燥后用LECOCS125碳测仪测试有机碳。

7.饮水样品的野外现场测定

饮水样品的pH、Eh、重碳酸根和电导率分别用相应的pH计、Eh计、显色计和电导率测定仪于采样当天完成测定。

图2-3 中英双方土壤全硒含量对比(张家口)

图2-4 中英双方土壤全硒含量对比(磁县)

图2-5 中英双方头发硒含量对比(磁县)

图2-6 恩施重复样分析结果

三、分析质量对比

图2-2~2-5是测试所提取的30%样品的测试结果(包括土壤全硒、钙、镁、铁、镉、铜、钒、锌和pH值及粮食硒、发硒)与英国地调局同号样品测试结果的对比。由图可见,双方的结果具有较好的一致性。因此本书在使用生物地球化学分析数据时,利用英方的结果;使用地质地球化学分析数据时,利用中方的结果。

四、质量监控

用方差分析法可研究本次工作的分析质量和样品采集质量。以张家口为例,在7个样点采集重复样的方差分析计算结果列于表2-2中,从表中可以看出,统计量F的计算结果为20.215,远远高于F6,7=7.19这一置信水平在99%的F临界值。因此,在工作区各不同采样点间硒元素含量的变化显著大于采样和分析误差的变化,说明取样质量可靠,分析数据可以利用。磁县、恩施两地的分析结果同样证明了这一点(图2-6~2-11)。

表2-2 张家口地区重复样方差分析表

图2-7 恩施土壤、粮食和人发重复样分析结果

图2-8 磁县土壤重复样硒含量对比

图2-9 磁县粮食重复样硒含量对比

图2-10 磁县头发重复样硒含量对比

图2-11 磁县重复样硒含量对比


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