一种基于dgt/la-icp-ms的沉积物空隙水金属元素微区分布的分析方法_2

文档序号:9842730阅读:来源:国知局
的固定胶上的不同区段进行切割,对切割出的胶条进行酸洗脱,并用 ICP-MS测定洗脱液中115In浓度,然后计算出Μ/A值,保证不同区段的Μ/A值的精密度〈4%; [0023]对多个圆形DGT的固定胶进行酸洗脱,并利用ICP-MS测定洗脱液中 115In浓度,然后 计算出Μ/A值,保证每个固定胶的Μ/A值的精密度〈4%。
[0024] 所述Μ/A值,即单位面积固定胶上所固定的金属的质量,Μ/A值的计算方法如计算 式(1-2)所示:
[0025] M = Ce(Vgel+Velution)/fe (1)
[0026] M/A = Ce(Vgel+Velution)/feA (2)
[0027] 其中,Ce是洗脱液中金属浓度(yg r1),Vgei是固定胶的体积(cm3) ^1咐。"是洗脱液 的体积(cm3),A是固定胶面积(cm2),fe是洗脱系数。
[0028]上述分析方法中,所述待测金属元素标准胶的制备方法包括:将带有115In固定胶 的圆形DGT分别放入一系列不同浓度的去氧后的待测金属元素标准溶液中15~36小时,并 检测每个浓度下固定胶的待测金属元素和 115In的Μ/A值,保证固定胶的待测金属元素和 115In的Μ/A值的精密度〈4% ;Μ/A值的计算方法如计算式(1-2)所示;
[0029]检测方法为:对圆形DGT的固定胶进行酸洗脱,并用ICP-MS测定洗脱液中待测金属 元素浓度,然后计算出Μ/A值。
[0030] 上述分析方法中,所述将带有内标115In固定胶的DGT探针放入沉积物中进行测试 的方法包括:将背对背的两支带有条形内标 115In固定胶的DGT探针放入沉积物中进行测试, 测试时间为24~48h,然后取出DGT探针的固定胶,一支DGT探针的固定胶干燥后,进行LA-ICP-MS分析;另一支DGT探针的固定胶进行切割和酸洗脱后,检测 115In的Μ/A值,要求Μ/A值 的精密度〈4 %。
[0031] 上述分析方法中,所述LA-ICP-MS分析的方法为:采用连续线扫描方式进行激光剥 蚀,扫描线速为300μπι ?Γ1,激光束斑直径为150μπι,线间距为20μπι,重复频率为10Hz;激光能 量设置为80%;每个10?-15的叩 8信号的读数时间为0.3288;1^-10?-1^仪器分析的空间分 辨率为:174Χ170μπι。
[0032] 上述分析方法中,所DGT-待测金属图像的绘制方法为:根据固定胶的宽度和每条 线扫描输出的cps信号的数目,确定宽度方向的分辨率;根据激光束斑直径和线间距来确定 长度方向的分辨率;根据空间坐标对应的DGT-待测金属浓度,采用绘图软件做出DGT-待测 金属元素图像。
[0033]本发明技术方案,具有如下优点:
[0034] 1、本发明提供的基于DGT/LA-ICP-MS的金属元素微区分布的分析方法中,将单层 固定胶事先作用上115In内标元素,然后在待测金属标准溶液或是沉积物中进行待测元素的 测试,然后通过LA-ICP-MS分析得到分析的标准方程以及沉积物中DGT-Fe图像;单层胶内 标115In的预处理方法简单,利用单层固定胶即可进行激光剥蚀,同时测定待测元素和 115In 的cps信号,以其与待测金属的信号比值来计算固定胶上积累待测元素的质量;既降低了分 析的难度,也提高了分析的精密度和准确度。
[0035] 2、本发明提供的基于DGT/LA-ICP-MS的金属元素微区分布的分析方法中,采用连 续线扫描的激光剥蚀方法对固定胶所键合的金属元素进行分析,剥蚀速度快(300μπι ?Γ1), 每次可以连续8小时进行固定胶的激光剥蚀和分析,分析成本低,可用于大面积DGT固定胶 分析;且能明显地降低元素分馏效应。并且,LA-ICP-MS也可以同时对多种金属元素进行分 析,这样,大大地提高了分析速度和效果。
[0036] 3、本发明提供的基于DGT/LA-ICP-MS的金属元素微区分布的分析方法,优化了固 定胶上待测金属元素的LA-ICP-MS分析方法,利用特定的激光剥蚀参数可以获得100μπι级的 仪器激光剥蚀的空间分辨率,根据LA-ICP-MS所测定的结果,可以运算出的金属元素的DGT 浓度,所获得的DGT-待测金属元素图像的空间分辨率在亚毫米级,图像可用于沉积物中金 属元素的微区分布特征的研究。
【附图说明】
[0037]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案,下面将对具体 实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0038]图1为SPR-IDA胶上进行的线扫描和激光束斑的痕迹;(a)为线扫描(b)为激光束 斑。
[0039]图2为用于LA-ICP-MS分析的干燥的DGT探针的SPR-IDA胶的示意图。
[0040] 图3为沉积物中的DGT - Fe图像(深度:从-50.15至-64.26mm)。
【具体实施方式】 [0041 ] 实施例1
[0042] 本发明基于DGT/LA-ICP-MS的金属元素(以铁为例)微区分布的分析方法如下:
[0043] 1.内标115In固定胶
[0044] 1.1SPR-IDA DGT的预处理方法
[0045]圆形SPR-IDA DGT用于在标准溶液中的测试,其窗口直径为1.8cm;DGT探针的框架 窗口的尺寸为:1.8X15cm〇
[0046] DGT采样器由一个滤膜(0.45μπι孔径,0.13mm厚);一个扩散胶(APA2型,5nm孔径,< 0.40mm厚)和一个固定胶(SPR-IDA型,0.40mm厚)组成,由DGT研究公司提供(英国兰卡斯特 大学)。其制备方法参见文献(Warnken et al.,2004;Scally et al.,2006)。
[0047] 常规DGT分析采用的Chelex-100固定胶的树脂粒径太大,不能满足亚毫米级的化 学图像的需要;所以,本实施例所采用的SPR-IDA固定胶树脂的粒径的尺寸为0.2μπι,对许多 金属阳离子具有很强的键合力,可以达到上述目的,已经被用于高空间分辨率的金属元素 分析。
[0048] SPR-IDA固定胶的键合容量:1.0mequiv mL-1(湿胶)对高的铁元素浓度(<4000yg Γ1)的分析是完全可以达到分析要求的。DGT的APA2型扩散胶可以允许活性成份(自由态金 属离子,无机金属配合物和小分子有机配合物)扩散后固定在SPR-IDA胶上。
[0049] 1.2 内标 115In 元素
[0050]将内标元素 115In事先作用至DGT中的SPR-IDA固定胶中,然后,再用于标准铁溶液 或是沉积物中的测试。为了减小所有操作和样品的试剂污染,DGT框架,载玻片,玻璃板,离 心试管和容器先用酸洗(10wt%HN0 3),再用超纯水(1丨11^,〈18.21^(^)洗。2¥七%顯03 的115In(美国SPEX公司)用于115In标准溶液的配制。
[0051 ] 分别将圆形DGT和DGT探针先在4L O.Olmol L-SaCl的超纯水中(通氮气)去氧16小 时。然后,84个圆形SPR-IDA DGT或3个SPR-IDA DGT探针(I,II和III)在115In标准溶液 (O.Olmol L-SaClpm?~5.4,浓度:20yg L-S室温,搅拌中)中操作20小时。
[0052]准备15个液缸,每个液缸装浓度为20yg L-1的115In标准溶液8L。12个液缸用于圆形 DGT (-个液缸放置7个圆形DGT),3个液缸用于DGT探针(一个液缸放置1个DGT探针)。操作前 和操作过程中,115In标准溶液通氮气去氧。
[0053]将DGT探针(I)取出后,取出固定胶,在固定胶条不同位置进行切割(1.8X0.2cm,n =11),然后用lmol I^HNOs洗脱,洗脱液浓度采用ICP-MS(Element 2)进行115In测定,最后, 通过计算式(1-2)计算出单位面积固定胶上所固定的铁质量(Μ/A);按照DGT理论(Warnken et al.,2004),DGT在同一浓度的标准溶液中操作后,单位面积SPR-IDA胶上积累的115In质 量是相同的。Μ/A精密度RSD的要求是〈4%,以确保 115In在SPR-IDA固定胶(探针I)上的分布 是均匀的。
[0054] M = Ce(Vgel+Velution)/fe (1)
[0055] M/A = Ce(Vgel+Velution)/feA (2)
[0056] Ce是洗脱液中金属浓度,Vge3i是固定胶的体积,Veiuticm是洗脱液的体积,A是固定胶 面积,f e是洗脱系数。本实施例中,f e = 〇 . 80。
[0057] 另外,将每个液缸的圆形DGT取出后,取出其中三个圆形DGT,进行其固定胶的酸洗 脱和115In测定,并计算出所有液缸中的36个固定胶上 115In的Μ/A值,Μ/A精密度RSD要求〈 4%,以确保115In在圆形SPR-IDA DGT固定胶上的分布是均匀的。
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