电感耦合等离子发射光谱法在土壤样品氧化铋和硫化铋测定中的应用

卢 弋，何 义，朱树香

（江西省地质矿产勘查开发局九一二大队，江西 鹰潭 335001）

铋矿物在自然界中的种类极多，但具有工业开采价值的铋矿物以自然铋、硫化铋和氧化铋为主。其中，硫化铋以辉铋矿为主，氧化铋保护泡铋矿、铋华等。铋元素属于稀有稀散元素，单独的铋矿床极为少见，多为伴生矿床，如一般与铜钼矿床、锑矿床等相伴生。因此，铋元素异常常作为斑岩型矿床的找矿标志之一[1]。深部金属矿床资源的找矿勘查工作多使用地球化学找矿方法，其中土壤地球化学测量是常用的找矿方法，因此，如何更精确地测定土壤中铋矿物的变化特征是提高找矿效果的基础。随着测试技术的快速发展，电感耦合等离子发射光谱法在土壤样品测试中的应用越来越广泛，并取得了良好的应用效果，故本文以该技术为例，分析其在土壤样品氧化铋和硫化铋测定中的应用。

1 试验方法概述

本次试验的主要仪器设备为电感耦合等离子发射光谱仪，型号为ICAP6300，功率为1150W，载气流量为0.8L/min，雾化气及辅助气流量为0.5L/min，蠕动泵转速为50r/min；原子荧光光度计型号为XGY-1011，该仪器的载气流量为300mL/min，屏蔽气流量为800mL/min，炉温为200℃，等电流为20mA，负高压为-270V[2]。同时，为了对比分析该方法的准确性和精密度，选择国家相关单位制作的铋标准液浓度为100.00mg/L，用于对照组试验分析。电感耦合等离子发射光谱法具有较高的灵敏度和简便的操作性，且所获的测试结果具有良好的稳定性。因此，本次在土壤样品氧化铋和硫化铋测试工作中选择该种方法。

2 试验过程分析

2.1 氧化铋测试

称取待测土壤样品0.50g，将其置于塞锥形瓶中，加入国家认可实验室生产的标准浓盐酸（1mol/L）50mL，并加入抗环血酸0.5g，配制完成后将其置于恒温振荡器中处理30分钟，处理方式为25℃条件下200r/min的速度震荡处理。将处理后的溶液经过定量滤纸过滤处理，并将其置于100mL容量瓶中，再加入15mL相同浓度的盐酸溶液后稀释至定容刻度，摇匀混合液处理，为后期使用该方法检测做准备。

2.2 硫化铋测试

将上述过滤处理过程中的残渣回收至塞锥形瓶中，加入体积分数为50%的盐酸溶液25mL和盐酸羟胺0.5g，配制完成后将其放置在标准大气压下的水浴锅中浸泡1h，并按照一定的时间间隔摇匀处理。完成后加入相同浓度的盐酸溶液25mL过滤处理，完成后将其置于100mL容量瓶中定容处理，摇匀处理作为后续试验的原材料。

3 试验结果分析

3.1 铋谱线选择

电感耦合等离子发射光谱法就是通过原子荧光光度计等测定土壤样品所配置溶液中铋矿物的谱线，进而计算出其含量的过程；同时，谱线的分析测试显著的提升了测试结果的准确性和可靠性。

但是，在自然界中同一元素由于受到自然变化等因素导致谱线略有变化，导致测试结果有所偏离。因此，在测定过程中应选择基体效应小和共存元素干扰小的谱线作为分析谱线，结合前人研究成果，故本次选择铋元素的谱线波长为223.0nm，进行后续的试验工作。

3.2 介质酸度的选择

介质酸度是影响土壤样品中铋矿物溶解能力的主要因素，一般以盐酸为主。本次试验过程选择标准铋矿物溶液100mg/L，将其配置成25mg/L和0.5mg/L的标准溶液进行介质酸度试验。按照不同的盐酸体积分析进行试验，如体积分为50%、40%、30%、20%、10%和0%的盐酸溶液，在相同的大气压下和试验环境下进行电感耦合等离子发射光谱法测试分析[3]。试验结果表明，随着介质酸度的逐渐降低，该试验方法中的灵敏度呈上升趋势，结合标准试验所获工作曲线溶液的酸度与土壤样品制备的待测溶液酸度的一致性问题，故本文选择介质酸度为体积分数为20%的盐酸溶液。

3.3 干扰试剂选择

常见的干扰试剂包括抗环血酸和盐酸羟胺等溶液，能够有效的消除土壤样品中Fe3+对硫化铋的溶解作用，但是对氧化铋的溶解度造成了较明显的影响。因此，干扰试剂的试验至关重要。

本次试验条件在相同的大气压条件和试验环境下，以体积分数为20%的盐酸为介质酸度进行试验，分别配置10.00mg/L、5.00mg/L、1.00mg/L、0.25mg/L和 0mg/L的标准溶液加入0.5g盐酸羟胺和0.5g抗环血酸。试验结果表明：加入0.5g盐酸羟胺后，测试结果获得铋元素的结果依次为9.97mg/L、4.98mg/L、0.98mg/L、0.24mg/L和0.01mg/L，说明在样品中加入盐酸羟胺对测试结果无明显影响；加入0.5g抗环血酸后，测试结果获得铋元素的结果依 次 为9.95mg/L、4.94mg/L、0.99mg/L、0.25mg/L和0.01mg/L，说明在样品中加入抗环血酸对测试结果无明显影响。综上所述，在待测样品中加入抗环血酸和盐酸氢胺对测定结果无明显影响。

3.4 精密度和准确度分析

在土壤样品实际测试中，由于土壤样品中的铋矿物含量变化较大，故不存在统一的、标准的标准液进行对比分析，这就对测试结果的精密度和准确度的确定增加了难度[4]。因此，为了分析该电感耦合等离子发射光谱法在氧化铋和硫化铋测试中的精密度和准确度，可通过多次的平行试验进行控制。

因此，本文选择了某铋矿床的土壤样品4件，进行了5组平行试验。通过铋全量、氧化铋和硫化铋之间的相对偏差分析该方法的准确度，通过不同样品测试结果的标准偏差分析该方法的精密度（表1）。由表1可知，使用电感耦合等离子发射光谱法对4件含铋矿物土壤样品进行了测试，结果显示各个相态的RSD均小于5%，精密度完全满足试验基本精度要求，说明本方法的精密度良好；根据氧化铋与硫化铋测定之和与全量铋测定结果相比，4件样品的相对偏差介于-0.42～1.13之间，说明该方法在测定土壤样品中铋矿物相方面具有良好的应用效果。

4 结语

综上所述，电感耦合等离子体发射光谱法在土壤样品氧化铋和硫化铋测试中取得了良好的效果，其精密度和准确度良好，可以大规模推广使用。但是，电感耦合等离子体发射光谱法受试验环境和设备仪器影响较大，如电感耦合等离子体发射光谱仪器中气体控制系统的维护、保养工作等，均能提升测试结果的准确度。

同时，在试验过程中应尽可能的降低停开机的次数，能够有效的降低仪器设备的损耗率。