CN108872283A - 应用波长色散x射线荧光光谱仪测定植物样品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用波长色散X射线荧光光谱仪测定植物样品的方法，通过标准样品的选取、测量条件的确定、制备标准样品、标准曲线的建立、分析方法的验证、监控样品：和制备日常植物待测样品，测定常见植物样品中各常微量元素的化学含量。本发明应用波长色散X射线荧光法分析的方法，反映植物耐受型、生长状况、营养价值和抗病性状和生境特征等，克服了传统化学方法耗时长、操作繁琐等弊端，具有准确、便捷、经济、易操作的特点，适合区域大面积的植物调查或者植物营养元素普查等方面的研究。

Description

应用波长色散X射线荧光光谱仪测定植物样品的方法

技术领域

本发明涉及分析检测技术领域，具体是指一种应用波长色散X射线荧光分析测定常见植物样品中Cl、P、S、Sr、Rb、Pb、Br、Zn、Cu、Ni、Fe、Mn、Ti、Ba、Ca、K、Si、Al、Mg和Na等元素的方法。

背景技术

传统植物微量元素的分析中，钙和镁采用容量法，硅采用重量法，铝采用铝试剂比色法，铁采用邻啡罗淋比色法和原子吸收分光光度法，锰采用郜林酸钾比色法和原子吸收分光光度法，铜和锌采用原子吸收分光光度法。但是这些方法，在测定植物元素含量时，往往都是逐个元素进行测定，不但步骤繁多，耗时较多，而且需要使用大量对人体有刺激、对环境有污染的化学试剂。目前，原子吸收法、电感耦合等离子体原子发射光谱法等仪器也被用于植物微量元素含量测定，但这些方法的样品前处理过程都是用化学药品溶解植物样品，所需制样时间较长，不利于环境监测和质量控制过程的快速进行。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的在于提供一种应用波长色散X射线荧光光谱仪测定植物样品的方法，具体是指用波长色散X射线荧光光谱仪分析测定植物样品中Cl、P、S、Sr、Rb、Pb、Br、Zn、Cu、Ni、Fe、Mn、Ti、Ba、Ca、K、Si、Al、Mg和Na等常微量元素的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种应用波长色散X射线荧光光谱仪测定植物样品的方法，其步骤是：

步骤一，标准样品的选取：选取了生物成分系列国家一级标准物质，作为标准样品来建立标准曲线，

步骤二，测量条件的确定：结合荷兰帕纳科PW4400型荧光光谱仪的实际配置情况，在计算机中选取了植物样品中各分析元素的最佳测量条件：分析谱线KA ，LA；准直器150-700mm; 探测器为流气探测器或闪烁探测器或双探测器；电压30-60kV；电流60-120mA；晶体角度23.25-144.83°，设置并优化通道测量条件；

步骤三，制备标准样品：选用硼酸镶边垫底的粉末压片法制样，用天平称取4.00克粒度小于80目的标准样品粉末，放入制样模具中，在32吨的压力、保压时间为30s条件下，将其压制成内径为32毫米的圆片放入干燥器中待测；

步骤四，标准曲线的建立：选取各元素含量都较高的标准物质GSB14(紫菜)逐个扫描并表示各个元素的峰值，同时，采用内标法、经验系数法、理论Alpha系数法和FP法综合进行基体修正，以扣除各个元素测量时的背景和干扰，建立标准曲线；

步骤五：分析方法的验证：将未参加曲线建立的标准样GSV1灌木枝叶当作未知样品来测定，由于标准物质中元素含量已知，，可以评定各个元素测定精度；基于本方法测定的植物主次元素含量精度基本达到区域植物元素普查的要求，主量元素的误差在±5%以内，痕量元素的误差在±25%以内；

步骤六，监控样品：应用监控标样对植物测定方法进行漂移订正，并从校准标样中选择一个或者几个标准样品做为检查样品，其荧光分析值与化学值应吻合得较好，每次分析前先测定这个样品，测量值与标准值之差在容许的公差范围；。

步骤七，制备日常植物待测样品：选用硼酸镶边垫底的粉末压片法制样。称取 4 g粒度小于 80 目的粉末，将其放在 80℃下烘干并放入制样模具中，在 32 t的压力下、保压时间为30 s的条件下，压成试样内径为 32 mm的样片放入干燥器中待测。

步骤八，上机测试：根据所建立的标准曲线，即可求出待测样品中Cl、P、S、Sr、Rb、Pb、Br、Zn、Cu、Ni、Fe、Mn、Ti、Ba、Ca、K、Si、Al、Mg和Na等20种元素的化学含量。

本发明的优点和产生的有益效果是：

鉴于上述情况，本发明基于常见的波长色散型X射线荧光光谱仪建立了常见植物样品中Cl、P、S、Sr、Rb、Pb、Br、Zn、Cu、Ni、Fe、Mn、Ti、Ba、Ca、K、Si、Al、Mg和Na等元素的测定方法。在此发明中，植物样品的前处理仅需要对样品进行研磨至80目以下，并利用粉末压片法压制成型即可，不但所需处理时间较短，而且样品的前处理期间避免了各种化学试剂的使用。本方法较为简单快速，安全经济，同时克服了传统化学方法耗时长、操作繁琐等弊端。应用X荧光光谱法测定植物主次元素含量结果可以反映植物耐受型、生长状况、营养价值和抗病性状和生境特征等，可以被应用于植物营养成分评估，恢复生态学、植物找矿、土壤和植物重金属监测等领域中，尤其适合区域大面积的植物调查或者植物营养元素普查等方面的研究。

附图说明

图1是植物样品中Cl元素工作曲线。

图2是植物样品中P元素工作曲线。

图3是植物样品中S元素工作曲线。

图4是植物样品中Sr元素工作曲线。

图5是植物样品中Rb元素工作曲线。

图6是植物样品中Pb元素工作曲线。

图7是植物样品中Br元素工作曲线。

图8是植物样品中Zn元素工作曲线。

图9是植物样品中Cu元素工作曲线。

图10是植物样品中Ni元素工作曲线。

图11是植物样品中Fe元素工作曲线。

图12是植物样品中Mn元素工作曲线。

图13是植物样品中Ti元素工作曲线。

图14是植物样品中Ba元素工作曲线。

图15是植物样品中Ca元素工作曲线。

图16是植物样品中K元素工作曲线。

图17是植物样品中Si元素工作曲线。

图18是植物样品中Al元素工作曲线。

图19是植物样品中Mg元素工作曲线。

图20是植物样品中Na元素工作曲线。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案再作进一步的说明：

一种应用波长色散X射线荧光光谱仪测定植物样品的方法，其步骤是：

步骤一，标准样品的选取：选取了生物成分系列国家一级标准物质作为标准样品来建立标准曲线，见表1：

表 1 国家生物成分系列标准物质

选取的生物，其化学成分，物理结构各个方面能够与常见植物样品保持一致，减少结构效应和和粒度效应带来的偏差，具有足够宽的含量范围和适当的含量梯度，其生物基本上覆盖了植物样品各元素的含量范围，满足植物微量元素含量测定的需求，见表2；

表2 国家生物成分系列标准物质的含量范围

注：带*的元素单位为%，不带*的元素单位为ug/g.

步骤二，测量条件的确定：结合荷兰帕纳科PW4400型荧光光谱仪的实际配置情况，在计算机中选取了植物样品中各分析元素的最佳测量条件：分析谱线KA ，LA；准直器150-700mm; 探测器为流气探测器或闪烁探测器或双探测器；电压30-60kV；电流60-120mA；晶体角度23.25-144.83°，设置并优化通道测量条件，见表3：

表3 分析测量元素的测量条件

步骤三，制备标准样品：选用硼酸镶边垫底的粉末压片法制样，用天平称取4.00克粒度小于80目的标准样品粉末，放入制样模具中，在32吨的压力、保压时间为30s条件下，将其压制成内径为32毫米的圆片放入干燥器中待测；

步骤四，标准曲线的建立：选取各元素含量都较高的标准物质GSB14(紫菜)逐个扫描并表示各个元素的峰值，同时，采用内标法、经验系数法、理论Alpha系数法和FP法综合进行基体修正，以扣除各个元素测量时的背景和干扰，提高测试结果的准确度和精密度。以标准样品元素的含量（标准值）为横坐标，以测得的元素计数率为纵坐标绘制工作曲线，通过谱线强度与含量元素的显函数形式，建立标准曲线；

步骤五：分析方法的验证：将未参加曲线建立的标准样品GSV1（灌木枝叶）当作未知样品来测定，由于标准物质中元素含量已知，可以评定各个元素测定精度。将实测强度与理论强度比较，求出该元素的灵敏度系数，测未知样品时，先测定试样的荧光X射线强度，根据实测强度和灵敏度系数设定初始浓度值，再由该浓度值计算理论强度。将测定强度与理论强度比较，使两者达到某一预定精度，否则要再次修正，当欲测样品含量大于1%时，其相对标准偏差可小于1%。从表4中可以看出，国家标准连续测定计算，并与标准值比较，标准值与测量值相接近，本方法测定的植物主次元素含量精度基本达到区域植物元素普查的要求，主量元素的误差在±5%以内，痕量元素的误差在±25%以内；

表4 标准物质GSV1的标准值和测量值

注：带^*元素的单位为%，不带^*元素的单位为μg/g。

步骤六，设定仪器，本发明采用顺序式波长色散型X射线荧光光谱仪，型号：AxiosAdvanced，生产厂家：帕纳科仪器，产地：荷兰；监控样品：应用监控标样对植物测定方法进行漂移订正，并从校准标样中选择一个或者几个标准样品做为检查样品，其荧光分析值与化学值应吻合得较好，每次分析前先测定这个样品，测量值与标准值之差在容许的公差范围，则仪器可直接用于日常分析；

步骤七，制备日常植物待测样品：选用硼酸镶边垫底的粉末压片法制样。称取 4 g粒度小于 80 目的粉末，将其放在 80℃下烘干并放入制样模具中，在 32 t的压力下、保压时间为30 s的条件下，压成试样内径为 32 mm的样片放入干燥器中待测；

步骤八，上机测试：根据所建立的标准曲线，即可求出待测样品中Cl、P、S、Sr、Rb、Pb、Br、Zn、Cu、Ni、Fe、Mn、Ti、Ba、Ca、K、Si、Al、Mg和Na等20种元素的化学含量。

Claims (1)

1.一种应用波长色散X射线荧光光谱仪测定植物样品的方法，其步骤是：

步骤一，标准样品的选取：选取了生物成分系列国家一级标准物质，作为标准样品来建立标准曲线；

步骤二，测量条件的确定：结合荷兰帕纳科PW4400型荧光光谱仪的实际配置情况，在计算机中选取了植物样品中各分析元素的最佳测量条件：分析谱线KA ，LA；准直器150-700mm; 探测器为流气探测器或闪烁探测器或双探测器；电压30-60kV；电流60-120mA；晶体角度23.25-144.83°，设置并优化通道测量条件；

步骤三，制备标准样品：选用硼酸镶边垫底的粉末压片法制样，用天平称取4.00克粒度小于80目的标准样品粉末，放入制样模具中，在32吨的压力、保压时间为30s条件下，将其压制成内径为32毫米的圆片放入干燥器中待测；

步骤四，标准曲线的建立：选取各元素含量都较高的标准物质GSB14(紫菜)逐个扫描并表示各个元素的峰值，同时，采用内标法、经验系数法、理论Alpha系数法和FP法综合进行基体修正，以扣除各个元素测量时的背景和干扰，建立标准曲线；

步骤五：分析方法的验证：将未参加曲线建立的标准样GSV1灌木枝叶当作未知样品来测定，由于标准物质中元素含量已知，，可以评定各个元素测定精度；基于本方法测定的植物主次元素含量精度基本达到区域植物元素普查的要求，主量元素的误差在±5%以内，痕量元素的误差在±25%以内；

步骤六，监控样品：应用监控标样对植物测定方法进行漂移订正，并从校准标样中选择一个或者几个标准样品做为检查样品，其荧光分析值与化学值应吻合得较好，每次分析前先测定这个样品，测量值与标准值之差在容许的公差范围；

步骤七，制备日常植物待测样品：选用硼酸镶边垫底的粉末压片法制样；

称取 4 g粒度小于 80 目的粉末，将其放在 80℃下烘干并放入制样模具中，在 32 t的压力下、保压时间为30 s的条件下，压成试样内径为 32 mm的样片放入干燥器中待测；

步骤八，上机测试：根据所建立的标准曲线，即可求出待测样品中Cl、P、S、Sr、Rb、Pb、Br、Zn、Cu、Ni、Fe、Mn、Ti、Ba、Ca、K、Si、Al、Mg和Na等20种元素的化学含量。