有毒与有害物质(专栏)
李宗泽,李少华,孔涛,罗兰,黄韵婷,徐永娥,黄迪
摘要:
磷石膏大量堆存容易对地下水、土壤造成环境污染,其中汞作为毒性最强的重金属之一,具有生物富集和持久的特点,危害生态系统及人类健康。因此,准确测定磷石膏中汞含量对其综合利用及周围环境风险评估具有重要意义。通过正交设计试验确定最佳仪器条件和不同方法比对验证,建立了DMA-80直接固体进样测定磷石膏中汞的快速方法。在高纯氧气负载下,磷石膏样品经250 oC干燥处理后,650 oC热分解90 s,汞被催化还原为单质汞并生成金汞齐合金,随后在900 oC条件下被迅速加热释放汞蒸气,于253.7 nm波长处冷原子吸收测定。方法在汞质量0.5~400 ng范围(长池0.1~25 ng、短池25~400 ng)建立相应标准曲线,相关系数均大于0.9995,方法检出限(LOD)为0.006 ng。通过对不同磷石膏样品的测定,相对标准偏差(RSD,n = 7)小于2.7%,加标回收率为91.6%~101.9%。采用该方法与GB/T 23349-2020原子荧光光谱法测定7家磷化工企业堆场的磷石膏样品,汞含量结果均在0.1~0.6 mg/kg范围内,测定数据经t检验无显著性差异(t = 0.019 < t 0.05, 12 = 2.179),两种方法测定结果基本一致。传统原子荧光光谱法在前处理阶段需采用湿法或微波消解,不仅酸试剂消耗量大、分析步骤长,且在消解过程中汞易挥发损失,可能导致最终结果的准确性与稳定性下降。而直接测汞仪法免化学消解,减少强酸试剂使用,7 min内自动完成单次测试,可准确、快速地批量测定工业废渣磷石膏中汞含量。
熊君,王继全,孙 威,刘 辉,张鹏杰
摘要:
六价铬是一种具有强氧化性和高毒性的重金属化合物。本文分析铁氧体磁粉工序中六价铬的产生来源,利用氧化还原法将六价铬还原成三价铬,研究了不同还原剂对铁氧体磁粉六价铬处理的效果。实验结果表明,铁氧体磁粉六价铬主要在回火工序中产生;硫酸亚铁、硫代硫酸钠、草酸亚铁都能作为还原剂降低六价铬,其中硫代硫酸钠的处理效果最好,添加量为0.3%~0.8%时可以将六价铬降低到10 mg/kg以下。当添加量大于0.8%时,继续增加硫代硫酸钠,六价铬含量反而增加;硫酸亚铁的处理效果居中;而草酸亚铁的处理效果较差,需要添加量达到1.2%才能将六价铬含量降到10 mg/kg以下。从经济成本考虑,硫酸亚铁、硫代硫酸钠复合添加可以有效降低磁粉的六价铬,具有更高的性价比优势和实用性;氧化还原法对铁氧体磁粉的磁性能影响较小。本文实验氧化还原法不仅有效降低了铁氧体磁粉中的六价铬含量,确保其稳定达到行业标准,同时还能有效控制成本提升质量,为整个行业提供了可借鉴的解决方案,对工业生产和污染治理六价铬具有重要的指导意义。
颜紫藤,王华阳,滕野,刘玉富,王天齐,张庆建,臧俊彤,单新竹
摘要:
“中和+沉降+絮凝+一体化澄清”是目前处理火电厂脱硫废水的常用方法之一,主要副产物为脱硫污泥,属于固体废物,对脱硫污泥危险特性的正确分析关系后续处置利用与环保监管。以某火电厂烟气脱硫产生的脱硫污泥为对象,优化脱硫污泥取、制样步骤,开展典型理化特征分析,并对脱硫污泥腐蚀性、易燃性、反应性、急性毒性、浸出毒性、毒性物质含量等进行深入分析。结果表明,脱硫污泥不具有腐蚀性、易燃性、反应性、急性毒性、浸出毒性;脱硫污泥中检出了汞、砷、硒、铍、铅、镍、镉、钡、钴、锡、锌、氟和石油溶剂等毒性物质,但检测结果最大数值远低于GB 5085.3-2007限值要求,不具有毒性物质含量危险特性,综合判定该脱硫污泥不具有危险特性,不属于危险废物。通过风险评估进一步可认定该污泥为第II类一般工业固体废物,对土壤环境风险可控。该研究为脱硫污泥的进一步资源化利用提供技术支撑,促进我国循环经济发展和生态环境保护。
窦蓓蕾,田渭花,杏艳,文晨,李养养,周弛,张宇
摘要:
为构建机场区域大气挥发性有机物(VOCs)排放源成分谱,明确其污染特征与来源贡献,于2023年7月1日至2024年6月30日在紧邻西安咸阳国际机场跑道的点位采用超低温预浓缩采样-气相色谱(GC)-氢火焰离子化检测器/质谱连用(FID/MS)技术开展了116种VOCs物种的连续在线监测。结果表明:(1)机场区域VOCs平均日体积分数为33.66×10-9,呈现冬季>秋季>春季>夏季的季节特征,组分构成以烷烃为主导,其次为卤代烃、含氧挥发性有机物(OVOCs)和烯烃。(2)机场区域VOCs体积分数略低于市区,但烷烃、芳香烃和烯烃三种组分体积分数之和与OVOCs的比值(2.93~5.55)显著高于市区秋季的1.48,表明机场区域VOCs以飞机发动机燃烧及场内车辆尾气等原发性排放为核心来源,且VOCs大气二次转化程度显著弱于市区。(3)臭氧生成潜势(OFP)分析显示,烯烃、OVOCs、芳香烃及烷烃四种组分对OFP的贡献率达96.22%,其中对OFP贡献排名前10的VOCs物种涵盖3种OVOCs(乙醛、反式-丁烯醛、丙醛)、3种烯烃(乙烯、丙烯、1-丁烯)、3种芳香烃(甲苯、间对-二甲苯、邻-二甲苯)及1种烷烃(正丁烷);各组分对OFP贡献的季节差异显示,烷烃各季节基本稳定,烯烃夏季最低,OVOCs春季最高,芳香烃春季显著偏低。(4)基于光化学损失校正的正交矩阵因子(PMF)模型源解析表明,飞机尾气排放源(29.6%)对机场区域大气VOCs贡献占比最高,其次是液化石油气/天燃气(LPG/NG)源和地勤保障车辆、周边机动车排放源,影响分别为23.9%和19.5%,天然源+二次生成源(15.0%)和工业排放源(12.1%)亦有一定贡献。
王 炫,张 乐,丁 浩,张 涵,白雪峰
摘要:
CaCO3是一种可去除水中Cd2+的无机化工原材料,但其表面活性低,对Cd2+的去除率较低,限制了其在处理水中Cd2+领域的大规模应用。为提高CaCO3的表面活性,增强其对水中Cd2+的去除能力,以天然贝壳粉为CaCO3原料,采用碳酸化法在其表面包覆SiO2,制备具有更强去除水中Cd2+能力的CaCO3@SiO2复合材料,并对其反应机理进行研究。结果表明,CaCO3@SiO2对水中Cd2+的去除率和附着量分别为99.84%和199.68 mg/g,而在相同条件下,CaCO3对Cd2+的去除率和附着量分别为96.32%和24.08 mg/g。相较于CaCO3,CaCO3@SiO2对Cd2+的去除率提高了3.52%,附着量更是提高了6.29倍,说明CaCO3表面包覆SiO2后对水中Cd2+的去除能力显著提升。机理研究结果表明,CaCO3@SiO2主要通过其负电性对Cd2+的电性吸附及Si-OH对Cd2+的羟基化物的络合而将Cd2+固定,CaCO3则因导致体系pH值上升使Cd2+形成Cd(OH)2沉淀吸附在CaCO3表面而将Cd2+固定。本研究采用的方法在提高CaCO3活性的同时消耗了CO2气体,实现了“以废治废”,并且契合“双碳”目标,具有重要的应用前景。
胡 乖,叶荣婵,杨 林
摘要:
近年来,复杂的多元素生物富集研究已然成为关注热点,但关于超富Se植物壶瓶碎米荠的多元素富集能力仍缺乏系统性研究。本文旨在进一步探究超富集植物壶瓶碎米荠的多元素富集能力及其应用价值。对采集于渔塘坝矿区的壶瓶碎米荠植株进行电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析,获取了植株不同部位的多种元素含量数据,并采用均值对比分析、转运系数及元素相关性分析方法对数据进行综合分析。研究发现壶瓶碎米荠对Se、Zn、Cd、Mo具有超富集能力,其中,Se元素全株富集,Zn、Cd集中于叶部,Mo集中于根部和叶部,前三种富集元素在植株体内转运能力较强;另外,植株内部检测到的元素可以分为Mo、Se、Cr与Ag、Zn两个类别,不同类别的元素之间存在拮抗作用,同类别的元素之间存在协同作用;同一元素组合在植株的不同部位可能呈现出完全相反的作用关系。壶瓶碎米荠具备多元素超富集能力,结合当地发展需要,未来可以广泛应用于Se元素提取、Se矿床勘测和超富集植物生态修复,为当地经济发展和生态建设创造价值。
资源与环境
于聪灵,杨晶晶,李晓敬,阮梦颖,刘安,孙凯茜,王泽宇
摘要:
高效、准确测定煤、煤灰及煤飞灰等煤系样品的微量元素有助于资源的综合利用。通过对消解体系及消解升温模式进行探讨,确定了最佳前消解条件,通过引入内标元素、使用干扰方程、采用KED模式等方式降低了质谱干扰,并以标准物质对方法进行验证,建立了一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤系样品中Be、V、Cr、Co、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Th、U等11种元素的定量分析方法。结果表明,采用微波消解法,利用HNO?-HF混酸体系,通过三步升温法,最终温度为200℃,保持时间为40min,可实验样品的完全消解,进一步采用ICP-MS完成测定。当样品称取量为0.05g,定容体积为50 mL时,方法检出限为0.01~0.5mg/kg,利用国家标准物质验证了方法的正确度和精密度,各元素相对误差RE均在-7.20%~6.27%之间,加标回收率在91.2%~102%之间,RSD在1.52%~5.01%之间。本方法检出限低,测定结果准确可靠,为煤系样品中多种元素的测定提供了新的参考方法。
吴杰,刘浩,王磊,李贺,孙晓赫
摘要:
建立碳硅质页岩中痕量碘的精准测定方法,对预测页岩气开发水力压裂过程中碘的释放潜力、制定地下水污染防控策略及评估碳硅质页岩碘资源具有重要意义。本文采用五因素四水平无交互正交实验结合2×2交互正交实验,优化微波消解-ICP-MS联用方法,系统评估氢氟酸用量、王水用量等关键因素对碘提取效率的影响。结果表明:氢氟酸用量(1.2 mL)为主导因素,最优条件下碘回收率达91.2%~103.1%,检出限低至0.005 μg/g;氨水调pH至7.5~8.5可显著抑制碘挥发(RSD<5%),前处理时间缩短至30分钟,记忆效应误差小于5%。方法验证显示,土壤、水系沉积物标准物质回测结果均在标准值范围内(RSD 0.62%~4.97%);实际样品测定中,重庆碳硅质岩碘含量为0.33~0.95 μg/g,符合区域地质背景。该方法可为页岩气开发碘污染防控及碳硅质页岩碘资源勘探提供高效技术支撑。
程祎,赵冲,王琳,郭家凡,来佳仪
摘要:
地球化学样品基体复杂、难溶,在敞口消解过程中Ge、Pb、As、Sb、Bi、Sn、Cr等易挥发损失,造成测定结果存在不同程度的偏差,严重影响地球化学成图及矿产资源的评估。本法采用防腐高压密闭消解罐,通过对消解体系(HNO3-HF消解、逆王水复溶)、温度(180℃)及时间(12h)等关键参数的优化,有效抑制Ge、Pb、As、Sb、Bi、Sn、Cr等易挥发元素的挥发损失,同时,结合ICP-MS 碰撞池技术克服了多原子离子干扰,从而建立了高压密闭消解-动能歧视-ICP-MS测定地球化学样品中易挥发元素Ge、Pb、As、Sb、Bi、Sn、Cr的分析方法,各元素的检出限为0.010~2.03μg/g。按照实验方法测定国家一级地球化学标准物质相对误差(RE)为 -5.06%~1.67%,方法精密度(RSD, n=12)均小于8.55%。相较于传统方法,本方法将酸试剂用量降低约80%,在保证数据准确性的同时显著减少实验室废弃物排放,为大批量地球化学样品分析提供了更高效环保的解决方案,具有显著的技术进步和推广应用价值。
康 栋,何 涛,侯红星,甘黎明,冯博鑫,门倩妮,王 啸
摘要:
金矿石是价值极高的关键性矿产,银是其重要的伴生元素,在评价金矿石价值时,不仅需要准确测定金的含量,同时也需测定银的含量。现有金矿石分析的国标方法中金与银的测定需单独开展,主要是由于其前处理的流程不同,金的测定流程通常为焙烧除碳硫-王水消解-富集-解脱后测定,银的测定流程为四酸消解后测定;焙烧试样会导致银的损失,富集步骤也会导致银的损失,使得金与银无法同时测定。本文引入次氯酸,在硝酸介质中氧化碳质物与硫化物,替代焙烧过程,利用螯合树脂去除ICP-OES测定金时铁对金测定的干扰,实现金矿石中金银同时测定的方法。研究了次氯酸加入量与消解时间,ICP-OES中铁对金测定的干扰倍差关系,D401树脂吸附铁的条件确定,吸附铁后对金银测定的影响情况。结果表明,次氯酸加入量为7 mL时将有效替代焙烧,铁的含量大于金25倍时将会对测定结果产生影响,树脂加入量在10 g、震荡时间在10 min时,将消除铁对金测定的干扰,同时不影响银的测定。应用本方法对金矿石成分分析标准物质GBW(E)070264、GBW(E)070268、GBW(E)070269三个标准物质进行测定,结果与标准值相符,均满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T 0130-2006)中准确度与精密度质量控制要求;使用两个金矿石实际样品对本方法与《金矿石化学分析方法》(GB/T 20899-2019)开展方法比对,本法测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为0.50~0.92%,测定值与标准方法测定值的相对误差(RE)均≤0.68 %,验证了本法的准确性。本方法解决了金矿石中金与银无法同时测定的问题,流程简便,操作省时省力。
门倩妮,薛玉浩,冯博鑫,魏欣,甘黎明,孟菲榕,王鹏,赵冲,孙家和
摘要:
金是重要的战略性稀贵金属,其准确测定对矿产资源勘查与评价至关重要。然而,金的极低含量、复杂的赋存状态及多种共存组分干扰,使其分析面临严峻挑战。传统高温焙烧法是去除砷、硫、碳等干扰物的关键前处理步骤,但过程复杂,且易受样品基体及焙烧温度的影响,造成分解不完全或样品烧结。尤其对于含锑矿物,灼烧后的残留锑在酸溶中易水解,产生的沉淀会包裹或吸附金,导致测定结果显著偏低。本文通过氯酸钾预处理替代高温焙烧,消除了碳质物与硫化物干扰;利用溴水-氯化钠高效溶金,并同时借助氢溴酸挥发除锑,经二苯硫脲泡塑富集,用原子吸收光谱法进行测定,实现了复杂矿石中金的准确分析。研究确定了以2g氯酸钾、20mL硝酸对样品进行预处理,可完全氧化碳硫等干扰成分。通过系统优化,确立了最佳溶金条件:使用40mL由1.0% (v/v) Br?-H?O与3.0% (w/v) NaCl组成的混合溶剂,并加入15mL氢溴酸,反应时间为30 min,可实现对金的高效溶解与锑的同步挥发。富集实验表明,负载二苯硫脲的泡塑对金的富集效果显著优于普通泡塑。在最佳条件下,该方法检出限为0.021μg/g。对不同类型矿石标准物质进行验证,测定结果均与认定值吻合,方法精密度(RSD)为1.47%–2.67%,准确度(RE)为0.32%–5.29%,符合DZ/T 0130-2006规范要求。本方法选择性好、准确度高、操作简便,适用于高锑及其他复杂基体矿石中金的准确测定。
孙慧莹,韩瑞,张帆,李小辉,郝胜涛,申硕果,郭世豪,孟萌,邵悦馨
摘要:
淤泥中氨氮的快速准确测定,对环境评价具有重要 的意义。由于目前氨氮的分析方法存在分析步骤繁琐,流程长,试剂有毒等不足,本文通过对提取条件及离心方式的优化,建立了流动注射分光光度法测定淤泥中氨氮的分析方法。在最优条件下称取20 g淤泥样品以2.0 mol/L氯化钾溶液为提取液,按照固液比为1:15,采用翻转振荡的方式提取,提取液在离心转速为4000 r/min,离心时间为15 min离心后用0.45 μm的滤膜加压过滤,采用全自动流动注射分析仪直接扣除提取剂空白测定淤泥中氨氮的含量。结果表明,氨氮的质量浓度在0~10.00 mg·L-1范围内与对应的峰面积呈线性关系,相关系数为0.9999。方法检出限为0.044 mg/kg,测定下限为0.176 mg/kg,对3个不同浓度的实际样品进行测定,测定结果的相对标准偏差为3.36%~7.17%(n=6),对两种不同淤泥样品进行加标回收,回收率为88.5%~108%,经实际样品分析,本方法与国家环境保护标准HJ634-2012氯化钾提取分光光度法测定氨氮的结果基本一致。
冶金与材料
刘晨曦,谭细娟,王柱命,梁婷
摘要:
本文以中国广东海蓝宝石为研究对象,详细探讨其红外 (IR)、紫外可见(UV-Vis)和拉曼宝石光谱特征,并应用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)厘定了该地区海蓝宝石主微量元素含量。IR光谱结果显示海蓝宝石结构通道中存在H2O分子,拉曼光谱表明H2O分子主要为II型水,并显示研究样品存在注胶现象。UV-Vis光谱显示374、427、620和810 nm附近均出现与Fe元素有关的吸收峰。LA-ICP-MS测试结果表明海蓝宝石主成分SiO2、Al2O3和BeO含量分别为67.54 ± 0.13 %、17.48 ± 0.10 %和13.25 ± 0.07 %,其中Al2O3含量明显低于理论值18.99%,证实样品中存在类质同象。同时发现Fe+Mg+Mn总量达总碱金属含量(TAl-M)的2倍,且Fe元素含量高达6764–8142 μg/g,表明Al-O6八面体和结构通道中均存在Fe元素。综合以上信息推测Fe2+/Fe3+电荷转移和Fe2+电子跃迁为该地区海蓝宝石的主要致色因子。通过对比我国不同地区伟晶岩中海蓝宝石Fe+Mg+Mn和TAl-M的关系发现应用微量元素特征尤其是Fe+Mg+Mn含量可以区分海蓝宝石的产地。本文还观察到分析面越光滑,样品分子骨架振动产生的IR吸收峰信息越丰富,且与分析面积大小无关,同时不同测试区域的UV-Vis光谱分析重现性越高。因此实际分析过程中,建议选取较为平滑的宝石原石区域采集样品的IR和UV-Vis光谱,以增加分析结果的可靠性。
胡剑,刘攀,李亚,罗华英,张砚博,田晨曦,张欣耀,杜米芳
摘要:
研究了电感耦合等离子体发射光谱法测定船舶和海洋工程用结构钢中微量酸溶硼的分析方法,考察了样品消解器皿和无机酸对硼元素测定的影响,优选了分析谱线,讨论了铁离子、共存离子对测定结果的背景干扰。仪器最佳工作条件为:射频功率1.15 kW,雾化压力0.18 MPa,辅助气流量0.5 L/min,泵速100 rpm。称取0.500 g试样于石英器皿中,采用1 mL高纯水、9 mL盐酸和3 mL硝酸加热消解制备待测试液。将试液导入电感耦合等离子体发射光谱仪,优选B 182.64 nm分析谱线,候选182.58 nm及208.96 nm,采用铁基体匹配配制工作曲线消除背景干扰,线性相关系数达0.999。经多家实验室协同验证,方法定量限为0.0002%~0.0005%,钢铁标准样品测定结果与认定值相符;在95%的显著性水平下,0.001%、0.004%、0.0125%、0.150%四个水平试验结果的重复性限(r)分别为0.00026%、0.00076%、0.0019%、0.0151%,再现性限(R)分别为0.00053%、0.00096%、0.0020%、0.0232%,精密度水平与经典方法甲醇蒸馏-姜黄素光度法基本相符。
食品与生物
闫章怡,秦叙,刘丽萍,陈绍占,刘洋,周天慧
摘要:
为了解巴西坚果中硒形态特征,本研究构建了一种高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(High Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry,HPLC-ICP-MS)联用技术的分析方法,用于巴西坚果中硒形态的分析测定。坚果样品经40mg蛋白酶 XIV 和12mLTris-HCl 缓冲溶液处理,超声提取3h后,采用 C18 反相色谱柱,以10mmol / L 柠檬酸与 5mmol / L 己烷磺酸钠(pH = 4. 0,含 1%甲醇)作为流动相进行等度洗脱后采用ICP-MS 测定,在6min内可实现硒形态的有效分离和定量测定。实验结果表明不同硒形态的线性相关系数( r) 均大于 0. 999,方法检出限为0.5 ug/kg~1.3μg / kg。不同浓度水平4种硒形态的加标回收率在 93.5% ~ 117.0%范围内,相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD%)均低于5%;SeCys2加标回收率在50%左右,推测 SeCys2 稳定性可能与巴西坚果的高蛋白基质等相关。分析欧盟标准物质小麦粉(ERM? BC210a)中SeMet ,测定结果在标识值范围内;研究结果表明建立的分析方法灵敏、快速、准确,适用于巴西坚果中硒形态的分析测定。同时研究发现来自巴西、秘鲁、玻利维亚等地区的巴西坚果中主要硒形态为SeMet和少量SeCys2,其中SeMet含量占硒形态之和的95%。本研究将为富硒坚果类食品营养价值的进一步研究提供参考。
徐署东,孙秀秀,谢继安,丁 刚
摘要:
摘 要 建立了唾液中总碘的直接稀释-电感耦合等离子体质谱检测方法。本方法无需对唾液样品进行强氧化剂或高温热消解等前处理,仅通过稀释剂(0.1%乙醇胺-1.0%乙醇混合溶液-1.0g/L氯化铵-2 g/L抗坏血酸)直接稀释进样,实现唾液中总碘的快速准确测定,检测过程无需使用剧毒试剂三氧化二砷。在碘质量浓度范围为0 μg/L~300 μg/L,标准曲线拟合线性关系良好,相关系数均大于0.999,本方法的最低定量限为0.96 μg/L(取样量0.20 mL),样品检测的批内和批间相对标准差(RSD)范围分别为0.4%~1.1%和0.7%~1.3%,均<10%;对不同唾液样品加标回收率范围为97.1%~104.6%,总平均回收率为101.1%;方法具有优良的抗干扰能力,在一定的内源性干扰物范围内,干扰物对测定结果造成的相对偏差范围为-4.4%~-0.8%,相对偏差的绝对值均<10%;与砷铈分光光度法方法比对,结果差异无统计学意义。适用于我国各级疾病预防控制部门和医疗机构在碘营养监测中实现唾液碘的快速定量测定。
张元,谢旭,秦超,鹿传磊,晏福兴,刘意仁,谢潇
摘要:
植物体内的Cr容易抑制植物生长、干扰植物生理反应,适量的Se可以增强植物的抗逆能力、提升产量,Mo在促进植物生长发育和增强植物抗逆能力发挥关键作用,植物体内Cr、Se、Mo含量对农产品营养价值评估、食品安全保障等具有重要意义。植物样品中有机质含量高、组成复杂,存在基体干扰。本文对比评估了干法灰化、湿法消解和微波消解三种样品前处理方法,比较了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)的测定效果。同时引入相对碳浓度(RCC)小于13%作为消解效率的评价指标。通过对三种不同类型的生物成分分析标准物质测定进行验证,结果表明:干法灰化RCC小于13%,但是Se挥发严重、Cr容易受到污染。湿法消解部分样品RCC大于13%,需延长消解时间消除基体干扰,且耗酸量较大、空白高。微波消解RCC为10.1%~12.7%、有机物残留最少。ICP-MS比ICP-OES具有更高的准确度和更低的检出限。选择微波消解-ICP-MS测定Cr、Se、Mo,检出限分别为0.0067、0.0082、0.0038μg/g,准确度(RE)小于20%,相对标准偏差(RSD)小于10%,满足《生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)》(DD2005-03)要求。与文献方法ICP-MS、ICP-OES、AFS检测结果差异不显著,通过实际样品验证,RCC指标实现消解效果的可量化评价,减少试剂用量与环境污染,为植物中元素测定提供了参考方法。
学科融合
武浩然,史烨弘,肖 姗,韩鹏程,李华昌,刘杰民
摘要:
为解决进口铁矿中夹带固废难以快速鉴别的问题,应对传统检测手段效率低的弊端,本研究采用高光谱成像技术结合机器学习方法开展鉴别研究。以6种铁矿及5种典型冶炼固废为研究对象,对样品进行预处理后,通过复配实验构建包含不同掺杂比例、不同铁矿基底的样品系列,对其进行可见-近红外(VIS-NIR)波段高光谱图像的采集。提取感兴趣区域(ROI)中的平均光谱代表对应样本光谱,构建分类数据集。光谱数据通过S-G平滑、包络线去除的方法进行预处理后,使用SPXY算法对数据集进行五折划分,用于进行五折交叉验证。分别采用遗传算法(GA)、竞争性自适应重加权采样(CARS)、无信息变量消除(UVE)和连续投影算法(SPA)四种方法提取特征变量,使用反向传播神经网络(BPNN)、径向基函数(RBF)支持向量机(SVM)、K近邻算法(KNN)、随机森林(RF)分别构建铁矿-固废六分类模型。结果表明,经过包络线去除预处理后,利用SPA方法提取出的特征波段构建的RBF-SVM分类模型性能最优,交叉验证结果平均准确率为 91.67%;应用该建模路线在实际样品检测中构建的分类模型准确率达 92.41%,并且可结合高光谱图像生成像素级固废分布可视化图。该方法为口岸铁矿固废快速筛查提供了高效技术路径。
栾浩轩,王金莹,徐 妍,李松励,毛雪飞,王朝辉,李 雪
摘要:
银耳多糖(TFPS)是传统食药同源真菌银耳的主要活性成分。为探究TFPS对Cd诱导肝损伤的解毒作用和机制,本研究将40只雄性ICR小鼠随机分为正常组、Cd暴露模型组、TFPS单独干预组及TFPS联合Cd干预组。通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析发现,Cd暴露显著导致肝、肾、脾、肺及心脏中Cd的异常蓄积(p< 0.001)。并打破肝脏中Zn、Mn、Cu、Se等必需元素的内稳态。经TFPS干预后,显著降低了各脏器中Cd的含量,同时效恢复了上述必需元素的稳态水平。进一步结合16S测序(16S核糖体RNA基因测序)结果表明,TFPS能够重塑Cd暴露导致的肠道菌群结构紊乱,表现为潜在的有益菌(如粪杆菌属,Faecalibaculum;阿克曼氏菌属,Akkermansia,)的富集,以及有害菌(脱硫弧菌属,Desulfovibrio)的减少,从而缓解Cd导致的重金属损伤。非靶向代谢组学的结果显示,TFPS干预会显著影响组氨酸、谷氨酰胺、脂质及胆汁酸相关的代谢物,并显著调控了肝脏中与氨基酸代谢、脂质代谢及胆汁酸合成等相关的小分子代谢水平。16s和代谢通路富集分析结果表明,TFPS可能通过调节“菌群-代谢-元素稳态”网络来系统地发挥重金属解毒作用。本研究首次从多器官元素分布、肠道菌群结构重塑以及肝脏代谢调节三个层面,系统揭示TFPS对Cd毒性缓解的机制,为开发重金属解毒功能性食品或助剂提供科学依据。
有毒与有害物质(专栏)
李宗泽,李少华,孔涛,罗兰,黄韵婷,徐永娥,黄迪
摘要:
磷石膏大量堆存容易对地下水、土壤造成环境污染,其中汞作为毒性最强的重金属之一,具有生物富集和持久的特点,危害生态系统及人类健康。因此,准确测定磷石膏中汞含量对其综合利用及周围环境风险评估具有重要意义。通过正交设计试验确定最佳仪器条件和不同方法比对验证,建立了DMA-80直接固体进样测定磷石膏中汞的快速方法。在高纯氧气负载下,磷石膏样品经250 oC干燥处理后,650 oC热分解90 s,汞被催化还原为单质汞并生成金汞齐合金,随后在900 oC条件下被迅速加热释放汞蒸气,于253.7 nm波长处冷原子吸收测定。方法在汞质量0.5~400 ng范围(长池0.1~25 ng、短池25~400 ng)建立相应标准曲线,相关系数均大于0.9995,方法检出限(LOD)为0.006 ng。通过对不同磷石膏样品的测定,相对标准偏差(RSD,n = 7)小于2.7%,加标回收率为91.6%~101.9%。采用该方法与GB/T 23349-2020原子荧光光谱法测定7家磷化工企业堆场的磷石膏样品,汞含量结果均在0.1~0.6 mg/kg范围内,测定数据经t检验无显著性差异(t = 0.019 < t 0.05, 12 = 2.179),两种方法测定结果基本一致。传统原子荧光光谱法在前处理阶段需采用湿法或微波消解,不仅酸试剂消耗量大、分析步骤长,且在消解过程中汞易挥发损失,可能导致最终结果的准确性与稳定性下降。而直接测汞仪法免化学消解,减少强酸试剂使用,7 min内自动完成单次测试,可准确、快速地批量测定工业废渣磷石膏中汞含量。
熊君,王继全,孙 威,刘 辉,张鹏杰
摘要:
六价铬是一种具有强氧化性和高毒性的重金属化合物。本文分析铁氧体磁粉工序中六价铬的产生来源,利用氧化还原法将六价铬还原成三价铬,研究了不同还原剂对铁氧体磁粉六价铬处理的效果。实验结果表明,铁氧体磁粉六价铬主要在回火工序中产生;硫酸亚铁、硫代硫酸钠、草酸亚铁都能作为还原剂降低六价铬,其中硫代硫酸钠的处理效果最好,添加量为0.3%~0.8%时可以将六价铬降低到10 mg/kg以下。当添加量大于0.8%时,继续增加硫代硫酸钠,六价铬含量反而增加;硫酸亚铁的处理效果居中;而草酸亚铁的处理效果较差,需要添加量达到1.2%才能将六价铬含量降到10 mg/kg以下。从经济成本考虑,硫酸亚铁、硫代硫酸钠复合添加可以有效降低磁粉的六价铬,具有更高的性价比优势和实用性;氧化还原法对铁氧体磁粉的磁性能影响较小。本文实验氧化还原法不仅有效降低了铁氧体磁粉中的六价铬含量,确保其稳定达到行业标准,同时还能有效控制成本提升质量,为整个行业提供了可借鉴的解决方案,对工业生产和污染治理六价铬具有重要的指导意义。
颜紫藤,王华阳,滕野,刘玉富,王天齐,张庆建,臧俊彤,单新竹
摘要:
“中和+沉降+絮凝+一体化澄清”是目前处理火电厂脱硫废水的常用方法之一,主要副产物为脱硫污泥,属于固体废物,对脱硫污泥危险特性的正确分析关系后续处置利用与环保监管。以某火电厂烟气脱硫产生的脱硫污泥为对象,优化脱硫污泥取、制样步骤,开展典型理化特征分析,并对脱硫污泥腐蚀性、易燃性、反应性、急性毒性、浸出毒性、毒性物质含量等进行深入分析。结果表明,脱硫污泥不具有腐蚀性、易燃性、反应性、急性毒性、浸出毒性;脱硫污泥中检出了汞、砷、硒、铍、铅、镍、镉、钡、钴、锡、锌、氟和石油溶剂等毒性物质,但检测结果最大数值远低于GB 5085.3-2007限值要求,不具有毒性物质含量危险特性,综合判定该脱硫污泥不具有危险特性,不属于危险废物。通过风险评估进一步可认定该污泥为第II类一般工业固体废物,对土壤环境风险可控。该研究为脱硫污泥的进一步资源化利用提供技术支撑,促进我国循环经济发展和生态环境保护。
窦蓓蕾,田渭花,杏艳,文晨,李养养,周弛,张宇
摘要:
为构建机场区域大气挥发性有机物(VOCs)排放源成分谱,明确其污染特征与来源贡献,于2023年7月1日至2024年6月30日在紧邻西安咸阳国际机场跑道的点位采用超低温预浓缩采样-气相色谱(GC)-氢火焰离子化检测器/质谱连用(FID/MS)技术开展了116种VOCs物种的连续在线监测。结果表明:(1)机场区域VOCs平均日体积分数为33.66×10-9,呈现冬季>秋季>春季>夏季的季节特征,组分构成以烷烃为主导,其次为卤代烃、含氧挥发性有机物(OVOCs)和烯烃。(2)机场区域VOCs体积分数略低于市区,但烷烃、芳香烃和烯烃三种组分体积分数之和与OVOCs的比值(2.93~5.55)显著高于市区秋季的1.48,表明机场区域VOCs以飞机发动机燃烧及场内车辆尾气等原发性排放为核心来源,且VOCs大气二次转化程度显著弱于市区。(3)臭氧生成潜势(OFP)分析显示,烯烃、OVOCs、芳香烃及烷烃四种组分对OFP的贡献率达96.22%,其中对OFP贡献排名前10的VOCs物种涵盖3种OVOCs(乙醛、反式-丁烯醛、丙醛)、3种烯烃(乙烯、丙烯、1-丁烯)、3种芳香烃(甲苯、间对-二甲苯、邻-二甲苯)及1种烷烃(正丁烷);各组分对OFP贡献的季节差异显示,烷烃各季节基本稳定,烯烃夏季最低,OVOCs春季最高,芳香烃春季显著偏低。(4)基于光化学损失校正的正交矩阵因子(PMF)模型源解析表明,飞机尾气排放源(29.6%)对机场区域大气VOCs贡献占比最高,其次是液化石油气/天燃气(LPG/NG)源和地勤保障车辆、周边机动车排放源,影响分别为23.9%和19.5%,天然源+二次生成源(15.0%)和工业排放源(12.1%)亦有一定贡献。
王 炫,张 乐,丁 浩,张 涵,白雪峰
摘要:
CaCO3是一种可去除水中Cd2+的无机化工原材料,但其表面活性低,对Cd2+的去除率较低,限制了其在处理水中Cd2+领域的大规模应用。为提高CaCO3的表面活性,增强其对水中Cd2+的去除能力,以天然贝壳粉为CaCO3原料,采用碳酸化法在其表面包覆SiO2,制备具有更强去除水中Cd2+能力的CaCO3@SiO2复合材料,并对其反应机理进行研究。结果表明,CaCO3@SiO2对水中Cd2+的去除率和附着量分别为99.84%和199.68 mg/g,而在相同条件下,CaCO3对Cd2+的去除率和附着量分别为96.32%和24.08 mg/g。相较于CaCO3,CaCO3@SiO2对Cd2+的去除率提高了3.52%,附着量更是提高了6.29倍,说明CaCO3表面包覆SiO2后对水中Cd2+的去除能力显著提升。机理研究结果表明,CaCO3@SiO2主要通过其负电性对Cd2+的电性吸附及Si-OH对Cd2+的羟基化物的络合而将Cd2+固定,CaCO3则因导致体系pH值上升使Cd2+形成Cd(OH)2沉淀吸附在CaCO3表面而将Cd2+固定。本研究采用的方法在提高CaCO3活性的同时消耗了CO2气体,实现了“以废治废”,并且契合“双碳”目标,具有重要的应用前景。
胡 乖,叶荣婵,杨 林
摘要:
近年来,复杂的多元素生物富集研究已然成为关注热点,但关于超富Se植物壶瓶碎米荠的多元素富集能力仍缺乏系统性研究。本文旨在进一步探究超富集植物壶瓶碎米荠的多元素富集能力及其应用价值。对采集于渔塘坝矿区的壶瓶碎米荠植株进行电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析,获取了植株不同部位的多种元素含量数据,并采用均值对比分析、转运系数及元素相关性分析方法对数据进行综合分析。研究发现壶瓶碎米荠对Se、Zn、Cd、Mo具有超富集能力,其中,Se元素全株富集,Zn、Cd集中于叶部,Mo集中于根部和叶部,前三种富集元素在植株体内转运能力较强;另外,植株内部检测到的元素可以分为Mo、Se、Cr与Ag、Zn两个类别,不同类别的元素之间存在拮抗作用,同类别的元素之间存在协同作用;同一元素组合在植株的不同部位可能呈现出完全相反的作用关系。壶瓶碎米荠具备多元素超富集能力,结合当地发展需要,未来可以广泛应用于Se元素提取、Se矿床勘测和超富集植物生态修复,为当地经济发展和生态建设创造价值。
资源与环境
于聪灵,杨晶晶,李晓敬,阮梦颖,刘安,孙凯茜,王泽宇
摘要:
高效、准确测定煤、煤灰及煤飞灰等煤系样品的微量元素有助于资源的综合利用。通过对消解体系及消解升温模式进行探讨,确定了最佳前消解条件,通过引入内标元素、使用干扰方程、采用KED模式等方式降低了质谱干扰,并以标准物质对方法进行验证,建立了一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤系样品中Be、V、Cr、Co、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Th、U等11种元素的定量分析方法。结果表明,采用微波消解法,利用HNO?-HF混酸体系,通过三步升温法,最终温度为200℃,保持时间为40min,可实验样品的完全消解,进一步采用ICP-MS完成测定。当样品称取量为0.05g,定容体积为50 mL时,方法检出限为0.01~0.5mg/kg,利用国家标准物质验证了方法的正确度和精密度,各元素相对误差RE均在-7.20%~6.27%之间,加标回收率在91.2%~102%之间,RSD在1.52%~5.01%之间。本方法检出限低,测定结果准确可靠,为煤系样品中多种元素的测定提供了新的参考方法。
吴杰,刘浩,王磊,李贺,孙晓赫
摘要:
建立碳硅质页岩中痕量碘的精准测定方法,对预测页岩气开发水力压裂过程中碘的释放潜力、制定地下水污染防控策略及评估碳硅质页岩碘资源具有重要意义。本文采用五因素四水平无交互正交实验结合2×2交互正交实验,优化微波消解-ICP-MS联用方法,系统评估氢氟酸用量、王水用量等关键因素对碘提取效率的影响。结果表明:氢氟酸用量(1.2 mL)为主导因素,最优条件下碘回收率达91.2%~103.1%,检出限低至0.005 μg/g;氨水调pH至7.5~8.5可显著抑制碘挥发(RSD<5%),前处理时间缩短至30分钟,记忆效应误差小于5%。方法验证显示,土壤、水系沉积物标准物质回测结果均在标准值范围内(RSD 0.62%~4.97%);实际样品测定中,重庆碳硅质岩碘含量为0.33~0.95 μg/g,符合区域地质背景。该方法可为页岩气开发碘污染防控及碳硅质页岩碘资源勘探提供高效技术支撑。
程祎,赵冲,王琳,郭家凡,来佳仪
摘要:
地球化学样品基体复杂、难溶,在敞口消解过程中Ge、Pb、As、Sb、Bi、Sn、Cr等易挥发损失,造成测定结果存在不同程度的偏差,严重影响地球化学成图及矿产资源的评估。本法采用防腐高压密闭消解罐,通过对消解体系(HNO3-HF消解、逆王水复溶)、温度(180℃)及时间(12h)等关键参数的优化,有效抑制Ge、Pb、As、Sb、Bi、Sn、Cr等易挥发元素的挥发损失,同时,结合ICP-MS 碰撞池技术克服了多原子离子干扰,从而建立了高压密闭消解-动能歧视-ICP-MS测定地球化学样品中易挥发元素Ge、Pb、As、Sb、Bi、Sn、Cr的分析方法,各元素的检出限为0.010~2.03μg/g。按照实验方法测定国家一级地球化学标准物质相对误差(RE)为 -5.06%~1.67%,方法精密度(RSD, n=12)均小于8.55%。相较于传统方法,本方法将酸试剂用量降低约80%,在保证数据准确性的同时显著减少实验室废弃物排放,为大批量地球化学样品分析提供了更高效环保的解决方案,具有显著的技术进步和推广应用价值。
康 栋,何 涛,侯红星,甘黎明,冯博鑫,门倩妮,王 啸
摘要:
金矿石是价值极高的关键性矿产,银是其重要的伴生元素,在评价金矿石价值时,不仅需要准确测定金的含量,同时也需测定银的含量。现有金矿石分析的国标方法中金与银的测定需单独开展,主要是由于其前处理的流程不同,金的测定流程通常为焙烧除碳硫-王水消解-富集-解脱后测定,银的测定流程为四酸消解后测定;焙烧试样会导致银的损失,富集步骤也会导致银的损失,使得金与银无法同时测定。本文引入次氯酸,在硝酸介质中氧化碳质物与硫化物,替代焙烧过程,利用螯合树脂去除ICP-OES测定金时铁对金测定的干扰,实现金矿石中金银同时测定的方法。研究了次氯酸加入量与消解时间,ICP-OES中铁对金测定的干扰倍差关系,D401树脂吸附铁的条件确定,吸附铁后对金银测定的影响情况。结果表明,次氯酸加入量为7 mL时将有效替代焙烧,铁的含量大于金25倍时将会对测定结果产生影响,树脂加入量在10 g、震荡时间在10 min时,将消除铁对金测定的干扰,同时不影响银的测定。应用本方法对金矿石成分分析标准物质GBW(E)070264、GBW(E)070268、GBW(E)070269三个标准物质进行测定,结果与标准值相符,均满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T 0130-2006)中准确度与精密度质量控制要求;使用两个金矿石实际样品对本方法与《金矿石化学分析方法》(GB/T 20899-2019)开展方法比对,本法测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为0.50~0.92%,测定值与标准方法测定值的相对误差(RE)均≤0.68 %,验证了本法的准确性。本方法解决了金矿石中金与银无法同时测定的问题,流程简便,操作省时省力。
门倩妮,薛玉浩,冯博鑫,魏欣,甘黎明,孟菲榕,王鹏,赵冲,孙家和
摘要:
金是重要的战略性稀贵金属,其准确测定对矿产资源勘查与评价至关重要。然而,金的极低含量、复杂的赋存状态及多种共存组分干扰,使其分析面临严峻挑战。传统高温焙烧法是去除砷、硫、碳等干扰物的关键前处理步骤,但过程复杂,且易受样品基体及焙烧温度的影响,造成分解不完全或样品烧结。尤其对于含锑矿物,灼烧后的残留锑在酸溶中易水解,产生的沉淀会包裹或吸附金,导致测定结果显著偏低。本文通过氯酸钾预处理替代高温焙烧,消除了碳质物与硫化物干扰;利用溴水-氯化钠高效溶金,并同时借助氢溴酸挥发除锑,经二苯硫脲泡塑富集,用原子吸收光谱法进行测定,实现了复杂矿石中金的准确分析。研究确定了以2g氯酸钾、20mL硝酸对样品进行预处理,可完全氧化碳硫等干扰成分。通过系统优化,确立了最佳溶金条件:使用40mL由1.0% (v/v) Br?-H?O与3.0% (w/v) NaCl组成的混合溶剂,并加入15mL氢溴酸,反应时间为30 min,可实现对金的高效溶解与锑的同步挥发。富集实验表明,负载二苯硫脲的泡塑对金的富集效果显著优于普通泡塑。在最佳条件下,该方法检出限为0.021μg/g。对不同类型矿石标准物质进行验证,测定结果均与认定值吻合,方法精密度(RSD)为1.47%–2.67%,准确度(RE)为0.32%–5.29%,符合DZ/T 0130-2006规范要求。本方法选择性好、准确度高、操作简便,适用于高锑及其他复杂基体矿石中金的准确测定。
孙慧莹,韩瑞,张帆,李小辉,郝胜涛,申硕果,郭世豪,孟萌,邵悦馨
摘要:
淤泥中氨氮的快速准确测定,对环境评价具有重要 的意义。由于目前氨氮的分析方法存在分析步骤繁琐,流程长,试剂有毒等不足,本文通过对提取条件及离心方式的优化,建立了流动注射分光光度法测定淤泥中氨氮的分析方法。在最优条件下称取20 g淤泥样品以2.0 mol/L氯化钾溶液为提取液,按照固液比为1:15,采用翻转振荡的方式提取,提取液在离心转速为4000 r/min,离心时间为15 min离心后用0.45 μm的滤膜加压过滤,采用全自动流动注射分析仪直接扣除提取剂空白测定淤泥中氨氮的含量。结果表明,氨氮的质量浓度在0~10.00 mg·L-1范围内与对应的峰面积呈线性关系,相关系数为0.9999。方法检出限为0.044 mg/kg,测定下限为0.176 mg/kg,对3个不同浓度的实际样品进行测定,测定结果的相对标准偏差为3.36%~7.17%(n=6),对两种不同淤泥样品进行加标回收,回收率为88.5%~108%,经实际样品分析,本方法与国家环境保护标准HJ634-2012氯化钾提取分光光度法测定氨氮的结果基本一致。
冶金与材料
刘晨曦,谭细娟,王柱命,梁婷
摘要:
本文以中国广东海蓝宝石为研究对象,详细探讨其红外 (IR)、紫外可见(UV-Vis)和拉曼宝石光谱特征,并应用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)厘定了该地区海蓝宝石主微量元素含量。IR光谱结果显示海蓝宝石结构通道中存在H2O分子,拉曼光谱表明H2O分子主要为II型水,并显示研究样品存在注胶现象。UV-Vis光谱显示374、427、620和810 nm附近均出现与Fe元素有关的吸收峰。LA-ICP-MS测试结果表明海蓝宝石主成分SiO2、Al2O3和BeO含量分别为67.54 ± 0.13 %、17.48 ± 0.10 %和13.25 ± 0.07 %,其中Al2O3含量明显低于理论值18.99%,证实样品中存在类质同象。同时发现Fe+Mg+Mn总量达总碱金属含量(TAl-M)的2倍,且Fe元素含量高达6764–8142 μg/g,表明Al-O6八面体和结构通道中均存在Fe元素。综合以上信息推测Fe2+/Fe3+电荷转移和Fe2+电子跃迁为该地区海蓝宝石的主要致色因子。通过对比我国不同地区伟晶岩中海蓝宝石Fe+Mg+Mn和TAl-M的关系发现应用微量元素特征尤其是Fe+Mg+Mn含量可以区分海蓝宝石的产地。本文还观察到分析面越光滑,样品分子骨架振动产生的IR吸收峰信息越丰富,且与分析面积大小无关,同时不同测试区域的UV-Vis光谱分析重现性越高。因此实际分析过程中,建议选取较为平滑的宝石原石区域采集样品的IR和UV-Vis光谱,以增加分析结果的可靠性。
胡剑,刘攀,李亚,罗华英,张砚博,田晨曦,张欣耀,杜米芳
摘要:
研究了电感耦合等离子体发射光谱法测定船舶和海洋工程用结构钢中微量酸溶硼的分析方法,考察了样品消解器皿和无机酸对硼元素测定的影响,优选了分析谱线,讨论了铁离子、共存离子对测定结果的背景干扰。仪器最佳工作条件为:射频功率1.15 kW,雾化压力0.18 MPa,辅助气流量0.5 L/min,泵速100 rpm。称取0.500 g试样于石英器皿中,采用1 mL高纯水、9 mL盐酸和3 mL硝酸加热消解制备待测试液。将试液导入电感耦合等离子体发射光谱仪,优选B 182.64 nm分析谱线,候选182.58 nm及208.96 nm,采用铁基体匹配配制工作曲线消除背景干扰,线性相关系数达0.999。经多家实验室协同验证,方法定量限为0.0002%~0.0005%,钢铁标准样品测定结果与认定值相符;在95%的显著性水平下,0.001%、0.004%、0.0125%、0.150%四个水平试验结果的重复性限(r)分别为0.00026%、0.00076%、0.0019%、0.0151%,再现性限(R)分别为0.00053%、0.00096%、0.0020%、0.0232%,精密度水平与经典方法甲醇蒸馏-姜黄素光度法基本相符。
食品与生物
闫章怡,秦叙,刘丽萍,陈绍占,刘洋,周天慧
摘要:
为了解巴西坚果中硒形态特征,本研究构建了一种高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(High Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry,HPLC-ICP-MS)联用技术的分析方法,用于巴西坚果中硒形态的分析测定。坚果样品经40mg蛋白酶 XIV 和12mLTris-HCl 缓冲溶液处理,超声提取3h后,采用 C18 反相色谱柱,以10mmol / L 柠檬酸与 5mmol / L 己烷磺酸钠(pH = 4. 0,含 1%甲醇)作为流动相进行等度洗脱后采用ICP-MS 测定,在6min内可实现硒形态的有效分离和定量测定。实验结果表明不同硒形态的线性相关系数( r) 均大于 0. 999,方法检出限为0.5 ug/kg~1.3μg / kg。不同浓度水平4种硒形态的加标回收率在 93.5% ~ 117.0%范围内,相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD%)均低于5%;SeCys2加标回收率在50%左右,推测 SeCys2 稳定性可能与巴西坚果的高蛋白基质等相关。分析欧盟标准物质小麦粉(ERM? BC210a)中SeMet ,测定结果在标识值范围内;研究结果表明建立的分析方法灵敏、快速、准确,适用于巴西坚果中硒形态的分析测定。同时研究发现来自巴西、秘鲁、玻利维亚等地区的巴西坚果中主要硒形态为SeMet和少量SeCys2,其中SeMet含量占硒形态之和的95%。本研究将为富硒坚果类食品营养价值的进一步研究提供参考。
徐署东,孙秀秀,谢继安,丁 刚
摘要:
摘 要 建立了唾液中总碘的直接稀释-电感耦合等离子体质谱检测方法。本方法无需对唾液样品进行强氧化剂或高温热消解等前处理,仅通过稀释剂(0.1%乙醇胺-1.0%乙醇混合溶液-1.0g/L氯化铵-2 g/L抗坏血酸)直接稀释进样,实现唾液中总碘的快速准确测定,检测过程无需使用剧毒试剂三氧化二砷。在碘质量浓度范围为0 μg/L~300 μg/L,标准曲线拟合线性关系良好,相关系数均大于0.999,本方法的最低定量限为0.96 μg/L(取样量0.20 mL),样品检测的批内和批间相对标准差(RSD)范围分别为0.4%~1.1%和0.7%~1.3%,均<10%;对不同唾液样品加标回收率范围为97.1%~104.6%,总平均回收率为101.1%;方法具有优良的抗干扰能力,在一定的内源性干扰物范围内,干扰物对测定结果造成的相对偏差范围为-4.4%~-0.8%,相对偏差的绝对值均<10%;与砷铈分光光度法方法比对,结果差异无统计学意义。适用于我国各级疾病预防控制部门和医疗机构在碘营养监测中实现唾液碘的快速定量测定。
张元,谢旭,秦超,鹿传磊,晏福兴,刘意仁,谢潇
摘要:
植物体内的Cr容易抑制植物生长、干扰植物生理反应,适量的Se可以增强植物的抗逆能力、提升产量,Mo在促进植物生长发育和增强植物抗逆能力发挥关键作用,植物体内Cr、Se、Mo含量对农产品营养价值评估、食品安全保障等具有重要意义。植物样品中有机质含量高、组成复杂,存在基体干扰。本文对比评估了干法灰化、湿法消解和微波消解三种样品前处理方法,比较了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)的测定效果。同时引入相对碳浓度(RCC)小于13%作为消解效率的评价指标。通过对三种不同类型的生物成分分析标准物质测定进行验证,结果表明:干法灰化RCC小于13%,但是Se挥发严重、Cr容易受到污染。湿法消解部分样品RCC大于13%,需延长消解时间消除基体干扰,且耗酸量较大、空白高。微波消解RCC为10.1%~12.7%、有机物残留最少。ICP-MS比ICP-OES具有更高的准确度和更低的检出限。选择微波消解-ICP-MS测定Cr、Se、Mo,检出限分别为0.0067、0.0082、0.0038μg/g,准确度(RE)小于20%,相对标准偏差(RSD)小于10%,满足《生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)》(DD2005-03)要求。与文献方法ICP-MS、ICP-OES、AFS检测结果差异不显著,通过实际样品验证,RCC指标实现消解效果的可量化评价,减少试剂用量与环境污染,为植物中元素测定提供了参考方法。
学科融合
武浩然,史烨弘,肖 姗,韩鹏程,李华昌,刘杰民
摘要:
为解决进口铁矿中夹带固废难以快速鉴别的问题,应对传统检测手段效率低的弊端,本研究采用高光谱成像技术结合机器学习方法开展鉴别研究。以6种铁矿及5种典型冶炼固废为研究对象,对样品进行预处理后,通过复配实验构建包含不同掺杂比例、不同铁矿基底的样品系列,对其进行可见-近红外(VIS-NIR)波段高光谱图像的采集。提取感兴趣区域(ROI)中的平均光谱代表对应样本光谱,构建分类数据集。光谱数据通过S-G平滑、包络线去除的方法进行预处理后,使用SPXY算法对数据集进行五折划分,用于进行五折交叉验证。分别采用遗传算法(GA)、竞争性自适应重加权采样(CARS)、无信息变量消除(UVE)和连续投影算法(SPA)四种方法提取特征变量,使用反向传播神经网络(BPNN)、径向基函数(RBF)支持向量机(SVM)、K近邻算法(KNN)、随机森林(RF)分别构建铁矿-固废六分类模型。结果表明,经过包络线去除预处理后,利用SPA方法提取出的特征波段构建的RBF-SVM分类模型性能最优,交叉验证结果平均准确率为 91.67%;应用该建模路线在实际样品检测中构建的分类模型准确率达 92.41%,并且可结合高光谱图像生成像素级固废分布可视化图。该方法为口岸铁矿固废快速筛查提供了高效技术路径。
栾浩轩,王金莹,徐 妍,李松励,毛雪飞,王朝辉,李 雪
摘要:
银耳多糖(TFPS)是传统食药同源真菌银耳的主要活性成分。为探究TFPS对Cd诱导肝损伤的解毒作用和机制,本研究将40只雄性ICR小鼠随机分为正常组、Cd暴露模型组、TFPS单独干预组及TFPS联合Cd干预组。通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析发现,Cd暴露显著导致肝、肾、脾、肺及心脏中Cd的异常蓄积(p< 0.001)。并打破肝脏中Zn、Mn、Cu、Se等必需元素的内稳态。经TFPS干预后,显著降低了各脏器中Cd的含量,同时效恢复了上述必需元素的稳态水平。进一步结合16S测序(16S核糖体RNA基因测序)结果表明,TFPS能够重塑Cd暴露导致的肠道菌群结构紊乱,表现为潜在的有益菌(如粪杆菌属,Faecalibaculum;阿克曼氏菌属,Akkermansia,)的富集,以及有害菌(脱硫弧菌属,Desulfovibrio)的减少,从而缓解Cd导致的重金属损伤。非靶向代谢组学的结果显示,TFPS干预会显著影响组氨酸、谷氨酰胺、脂质及胆汁酸相关的代谢物,并显著调控了肝脏中与氨基酸代谢、脂质代谢及胆汁酸合成等相关的小分子代谢水平。16s和代谢通路富集分析结果表明,TFPS可能通过调节“菌群-代谢-元素稳态”网络来系统地发挥重金属解毒作用。本研究首次从多器官元素分布、肠道菌群结构重塑以及肝脏代谢调节三个层面,系统揭示TFPS对Cd毒性缓解的机制,为开发重金属解毒功能性食品或助剂提供科学依据。
有毒与有害物质(专栏)
李宗泽,李少华,孔涛,罗兰,黄韵婷,徐永娥,黄迪
摘要:
磷石膏大量堆存容易对地下水、土壤造成环境污染,其中汞作为毒性最强的重金属之一,具有生物富集和持久的特点,危害生态系统及人类健康。因此,准确测定磷石膏中汞含量对其综合利用及周围环境风险评估具有重要意义。通过正交设计试验确定最佳仪器条件和不同方法比对验证,建立了DMA-80直接固体进样测定磷石膏中汞的快速方法。在高纯氧气负载下,磷石膏样品经250 oC干燥处理后,650 oC热分解90 s,汞被催化还原为单质汞并生成金汞齐合金,随后在900 oC条件下被迅速加热释放汞蒸气,于253.7 nm波长处冷原子吸收测定。方法在汞质量0.5~400 ng范围(长池0.1~25 ng、短池25~400 ng)建立相应标准曲线,相关系数均大于0.9995,方法检出限(LOD)为0.006 ng。通过对不同磷石膏样品的测定,相对标准偏差(RSD,n = 7)小于2.7%,加标回收率为91.6%~101.9%。采用该方法与GB/T 23349-2020原子荧光光谱法测定7家磷化工企业堆场的磷石膏样品,汞含量结果均在0.1~0.6 mg/kg范围内,测定数据经t检验无显著性差异(t = 0.019 < t 0.05, 12 = 2.179),两种方法测定结果基本一致。传统原子荧光光谱法在前处理阶段需采用湿法或微波消解,不仅酸试剂消耗量大、分析步骤长,且在消解过程中汞易挥发损失,可能导致最终结果的准确性与稳定性下降。而直接测汞仪法免化学消解,减少强酸试剂使用,7 min内自动完成单次测试,可准确、快速地批量测定工业废渣磷石膏中汞含量。
熊君,王继全,孙 威,刘 辉,张鹏杰
摘要:
六价铬是一种具有强氧化性和高毒性的重金属化合物。本文分析铁氧体磁粉工序中六价铬的产生来源,利用氧化还原法将六价铬还原成三价铬,研究了不同还原剂对铁氧体磁粉六价铬处理的效果。实验结果表明,铁氧体磁粉六价铬主要在回火工序中产生;硫酸亚铁、硫代硫酸钠、草酸亚铁都能作为还原剂降低六价铬,其中硫代硫酸钠的处理效果最好,添加量为0.3%~0.8%时可以将六价铬降低到10 mg/kg以下。当添加量大于0.8%时,继续增加硫代硫酸钠,六价铬含量反而增加;硫酸亚铁的处理效果居中;而草酸亚铁的处理效果较差,需要添加量达到1.2%才能将六价铬含量降到10 mg/kg以下。从经济成本考虑,硫酸亚铁、硫代硫酸钠复合添加可以有效降低磁粉的六价铬,具有更高的性价比优势和实用性;氧化还原法对铁氧体磁粉的磁性能影响较小。本文实验氧化还原法不仅有效降低了铁氧体磁粉中的六价铬含量,确保其稳定达到行业标准,同时还能有效控制成本提升质量,为整个行业提供了可借鉴的解决方案,对工业生产和污染治理六价铬具有重要的指导意义。
颜紫藤,王华阳,滕野,刘玉富,王天齐,张庆建,臧俊彤,单新竹
摘要:
“中和+沉降+絮凝+一体化澄清”是目前处理火电厂脱硫废水的常用方法之一,主要副产物为脱硫污泥,属于固体废物,对脱硫污泥危险特性的正确分析关系后续处置利用与环保监管。以某火电厂烟气脱硫产生的脱硫污泥为对象,优化脱硫污泥取、制样步骤,开展典型理化特征分析,并对脱硫污泥腐蚀性、易燃性、反应性、急性毒性、浸出毒性、毒性物质含量等进行深入分析。结果表明,脱硫污泥不具有腐蚀性、易燃性、反应性、急性毒性、浸出毒性;脱硫污泥中检出了汞、砷、硒、铍、铅、镍、镉、钡、钴、锡、锌、氟和石油溶剂等毒性物质,但检测结果最大数值远低于GB 5085.3-2007限值要求,不具有毒性物质含量危险特性,综合判定该脱硫污泥不具有危险特性,不属于危险废物。通过风险评估进一步可认定该污泥为第II类一般工业固体废物,对土壤环境风险可控。该研究为脱硫污泥的进一步资源化利用提供技术支撑,促进我国循环经济发展和生态环境保护。
窦蓓蕾,田渭花,杏艳,文晨,李养养,周弛,张宇
摘要:
为构建机场区域大气挥发性有机物(VOCs)排放源成分谱,明确其污染特征与来源贡献,于2023年7月1日至2024年6月30日在紧邻西安咸阳国际机场跑道的点位采用超低温预浓缩采样-气相色谱(GC)-氢火焰离子化检测器/质谱连用(FID/MS)技术开展了116种VOCs物种的连续在线监测。结果表明:(1)机场区域VOCs平均日体积分数为33.66×10-9,呈现冬季>秋季>春季>夏季的季节特征,组分构成以烷烃为主导,其次为卤代烃、含氧挥发性有机物(OVOCs)和烯烃。(2)机场区域VOCs体积分数略低于市区,但烷烃、芳香烃和烯烃三种组分体积分数之和与OVOCs的比值(2.93~5.55)显著高于市区秋季的1.48,表明机场区域VOCs以飞机发动机燃烧及场内车辆尾气等原发性排放为核心来源,且VOCs大气二次转化程度显著弱于市区。(3)臭氧生成潜势(OFP)分析显示,烯烃、OVOCs、芳香烃及烷烃四种组分对OFP的贡献率达96.22%,其中对OFP贡献排名前10的VOCs物种涵盖3种OVOCs(乙醛、反式-丁烯醛、丙醛)、3种烯烃(乙烯、丙烯、1-丁烯)、3种芳香烃(甲苯、间对-二甲苯、邻-二甲苯)及1种烷烃(正丁烷);各组分对OFP贡献的季节差异显示,烷烃各季节基本稳定,烯烃夏季最低,OVOCs春季最高,芳香烃春季显著偏低。(4)基于光化学损失校正的正交矩阵因子(PMF)模型源解析表明,飞机尾气排放源(29.6%)对机场区域大气VOCs贡献占比最高,其次是液化石油气/天燃气(LPG/NG)源和地勤保障车辆、周边机动车排放源,影响分别为23.9%和19.5%,天然源+二次生成源(15.0%)和工业排放源(12.1%)亦有一定贡献。
王 炫,张 乐,丁 浩,张 涵,白雪峰
摘要:
CaCO3是一种可去除水中Cd2+的无机化工原材料,但其表面活性低,对Cd2+的去除率较低,限制了其在处理水中Cd2+领域的大规模应用。为提高CaCO3的表面活性,增强其对水中Cd2+的去除能力,以天然贝壳粉为CaCO3原料,采用碳酸化法在其表面包覆SiO2,制备具有更强去除水中Cd2+能力的CaCO3@SiO2复合材料,并对其反应机理进行研究。结果表明,CaCO3@SiO2对水中Cd2+的去除率和附着量分别为99.84%和199.68 mg/g,而在相同条件下,CaCO3对Cd2+的去除率和附着量分别为96.32%和24.08 mg/g。相较于CaCO3,CaCO3@SiO2对Cd2+的去除率提高了3.52%,附着量更是提高了6.29倍,说明CaCO3表面包覆SiO2后对水中Cd2+的去除能力显著提升。机理研究结果表明,CaCO3@SiO2主要通过其负电性对Cd2+的电性吸附及Si-OH对Cd2+的羟基化物的络合而将Cd2+固定,CaCO3则因导致体系pH值上升使Cd2+形成Cd(OH)2沉淀吸附在CaCO3表面而将Cd2+固定。本研究采用的方法在提高CaCO3活性的同时消耗了CO2气体,实现了“以废治废”,并且契合“双碳”目标,具有重要的应用前景。
胡 乖,叶荣婵,杨 林
摘要:
近年来,复杂的多元素生物富集研究已然成为关注热点,但关于超富Se植物壶瓶碎米荠的多元素富集能力仍缺乏系统性研究。本文旨在进一步探究超富集植物壶瓶碎米荠的多元素富集能力及其应用价值。对采集于渔塘坝矿区的壶瓶碎米荠植株进行电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析,获取了植株不同部位的多种元素含量数据,并采用均值对比分析、转运系数及元素相关性分析方法对数据进行综合分析。研究发现壶瓶碎米荠对Se、Zn、Cd、Mo具有超富集能力,其中,Se元素全株富集,Zn、Cd集中于叶部,Mo集中于根部和叶部,前三种富集元素在植株体内转运能力较强;另外,植株内部检测到的元素可以分为Mo、Se、Cr与Ag、Zn两个类别,不同类别的元素之间存在拮抗作用,同类别的元素之间存在协同作用;同一元素组合在植株的不同部位可能呈现出完全相反的作用关系。壶瓶碎米荠具备多元素超富集能力,结合当地发展需要,未来可以广泛应用于Se元素提取、Se矿床勘测和超富集植物生态修复,为当地经济发展和生态建设创造价值。
资源与环境
于聪灵,杨晶晶,李晓敬,阮梦颖,刘安,孙凯茜,王泽宇
摘要:
高效、准确测定煤、煤灰及煤飞灰等煤系样品的微量元素有助于资源的综合利用。通过对消解体系及消解升温模式进行探讨,确定了最佳前消解条件,通过引入内标元素、使用干扰方程、采用KED模式等方式降低了质谱干扰,并以标准物质对方法进行验证,建立了一种微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤系样品中Be、V、Cr、Co、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Th、U等11种元素的定量分析方法。结果表明,采用微波消解法,利用HNO?-HF混酸体系,通过三步升温法,最终温度为200℃,保持时间为40min,可实验样品的完全消解,进一步采用ICP-MS完成测定。当样品称取量为0.05g,定容体积为50 mL时,方法检出限为0.01~0.5mg/kg,利用国家标准物质验证了方法的正确度和精密度,各元素相对误差RE均在-7.20%~6.27%之间,加标回收率在91.2%~102%之间,RSD在1.52%~5.01%之间。本方法检出限低,测定结果准确可靠,为煤系样品中多种元素的测定提供了新的参考方法。
吴杰,刘浩,王磊,李贺,孙晓赫
摘要:
建立碳硅质页岩中痕量碘的精准测定方法,对预测页岩气开发水力压裂过程中碘的释放潜力、制定地下水污染防控策略及评估碳硅质页岩碘资源具有重要意义。本文采用五因素四水平无交互正交实验结合2×2交互正交实验,优化微波消解-ICP-MS联用方法,系统评估氢氟酸用量、王水用量等关键因素对碘提取效率的影响。结果表明:氢氟酸用量(1.2 mL)为主导因素,最优条件下碘回收率达91.2%~103.1%,检出限低至0.005 μg/g;氨水调pH至7.5~8.5可显著抑制碘挥发(RSD<5%),前处理时间缩短至30分钟,记忆效应误差小于5%。方法验证显示,土壤、水系沉积物标准物质回测结果均在标准值范围内(RSD 0.62%~4.97%);实际样品测定中,重庆碳硅质岩碘含量为0.33~0.95 μg/g,符合区域地质背景。该方法可为页岩气开发碘污染防控及碳硅质页岩碘资源勘探提供高效技术支撑。
程祎,赵冲,王琳,郭家凡,来佳仪
摘要:
地球化学样品基体复杂、难溶,在敞口消解过程中Ge、Pb、As、Sb、Bi、Sn、Cr等易挥发损失,造成测定结果存在不同程度的偏差,严重影响地球化学成图及矿产资源的评估。本法采用防腐高压密闭消解罐,通过对消解体系(HNO3-HF消解、逆王水复溶)、温度(180℃)及时间(12h)等关键参数的优化,有效抑制Ge、Pb、As、Sb、Bi、Sn、Cr等易挥发元素的挥发损失,同时,结合ICP-MS 碰撞池技术克服了多原子离子干扰,从而建立了高压密闭消解-动能歧视-ICP-MS测定地球化学样品中易挥发元素Ge、Pb、As、Sb、Bi、Sn、Cr的分析方法,各元素的检出限为0.010~2.03μg/g。按照实验方法测定国家一级地球化学标准物质相对误差(RE)为 -5.06%~1.67%,方法精密度(RSD, n=12)均小于8.55%。相较于传统方法,本方法将酸试剂用量降低约80%,在保证数据准确性的同时显著减少实验室废弃物排放,为大批量地球化学样品分析提供了更高效环保的解决方案,具有显著的技术进步和推广应用价值。
康 栋,何 涛,侯红星,甘黎明,冯博鑫,门倩妮,王 啸
摘要:
金矿石是价值极高的关键性矿产,银是其重要的伴生元素,在评价金矿石价值时,不仅需要准确测定金的含量,同时也需测定银的含量。现有金矿石分析的国标方法中金与银的测定需单独开展,主要是由于其前处理的流程不同,金的测定流程通常为焙烧除碳硫-王水消解-富集-解脱后测定,银的测定流程为四酸消解后测定;焙烧试样会导致银的损失,富集步骤也会导致银的损失,使得金与银无法同时测定。本文引入次氯酸,在硝酸介质中氧化碳质物与硫化物,替代焙烧过程,利用螯合树脂去除ICP-OES测定金时铁对金测定的干扰,实现金矿石中金银同时测定的方法。研究了次氯酸加入量与消解时间,ICP-OES中铁对金测定的干扰倍差关系,D401树脂吸附铁的条件确定,吸附铁后对金银测定的影响情况。结果表明,次氯酸加入量为7 mL时将有效替代焙烧,铁的含量大于金25倍时将会对测定结果产生影响,树脂加入量在10 g、震荡时间在10 min时,将消除铁对金测定的干扰,同时不影响银的测定。应用本方法对金矿石成分分析标准物质GBW(E)070264、GBW(E)070268、GBW(E)070269三个标准物质进行测定,结果与标准值相符,均满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》(DZ/T 0130-2006)中准确度与精密度质量控制要求;使用两个金矿石实际样品对本方法与《金矿石化学分析方法》(GB/T 20899-2019)开展方法比对,本法测定结果的相对标准偏差(RSD,n=7)为0.50~0.92%,测定值与标准方法测定值的相对误差(RE)均≤0.68 %,验证了本法的准确性。本方法解决了金矿石中金与银无法同时测定的问题,流程简便,操作省时省力。
门倩妮,薛玉浩,冯博鑫,魏欣,甘黎明,孟菲榕,王鹏,赵冲,孙家和
摘要:
金是重要的战略性稀贵金属,其准确测定对矿产资源勘查与评价至关重要。然而,金的极低含量、复杂的赋存状态及多种共存组分干扰,使其分析面临严峻挑战。传统高温焙烧法是去除砷、硫、碳等干扰物的关键前处理步骤,但过程复杂,且易受样品基体及焙烧温度的影响,造成分解不完全或样品烧结。尤其对于含锑矿物,灼烧后的残留锑在酸溶中易水解,产生的沉淀会包裹或吸附金,导致测定结果显著偏低。本文通过氯酸钾预处理替代高温焙烧,消除了碳质物与硫化物干扰;利用溴水-氯化钠高效溶金,并同时借助氢溴酸挥发除锑,经二苯硫脲泡塑富集,用原子吸收光谱法进行测定,实现了复杂矿石中金的准确分析。研究确定了以2g氯酸钾、20mL硝酸对样品进行预处理,可完全氧化碳硫等干扰成分。通过系统优化,确立了最佳溶金条件:使用40mL由1.0% (v/v) Br?-H?O与3.0% (w/v) NaCl组成的混合溶剂,并加入15mL氢溴酸,反应时间为30 min,可实现对金的高效溶解与锑的同步挥发。富集实验表明,负载二苯硫脲的泡塑对金的富集效果显著优于普通泡塑。在最佳条件下,该方法检出限为0.021μg/g。对不同类型矿石标准物质进行验证,测定结果均与认定值吻合,方法精密度(RSD)为1.47%–2.67%,准确度(RE)为0.32%–5.29%,符合DZ/T 0130-2006规范要求。本方法选择性好、准确度高、操作简便,适用于高锑及其他复杂基体矿石中金的准确测定。
孙慧莹,韩瑞,张帆,李小辉,郝胜涛,申硕果,郭世豪,孟萌,邵悦馨
摘要:
淤泥中氨氮的快速准确测定,对环境评价具有重要 的意义。由于目前氨氮的分析方法存在分析步骤繁琐,流程长,试剂有毒等不足,本文通过对提取条件及离心方式的优化,建立了流动注射分光光度法测定淤泥中氨氮的分析方法。在最优条件下称取20 g淤泥样品以2.0 mol/L氯化钾溶液为提取液,按照固液比为1:15,采用翻转振荡的方式提取,提取液在离心转速为4000 r/min,离心时间为15 min离心后用0.45 μm的滤膜加压过滤,采用全自动流动注射分析仪直接扣除提取剂空白测定淤泥中氨氮的含量。结果表明,氨氮的质量浓度在0~10.00 mg·L-1范围内与对应的峰面积呈线性关系,相关系数为0.9999。方法检出限为0.044 mg/kg,测定下限为0.176 mg/kg,对3个不同浓度的实际样品进行测定,测定结果的相对标准偏差为3.36%~7.17%(n=6),对两种不同淤泥样品进行加标回收,回收率为88.5%~108%,经实际样品分析,本方法与国家环境保护标准HJ634-2012氯化钾提取分光光度法测定氨氮的结果基本一致。
冶金与材料
刘晨曦,谭细娟,王柱命,梁婷
摘要:
本文以中国广东海蓝宝石为研究对象,详细探讨其红外 (IR)、紫外可见(UV-Vis)和拉曼宝石光谱特征,并应用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)厘定了该地区海蓝宝石主微量元素含量。IR光谱结果显示海蓝宝石结构通道中存在H2O分子,拉曼光谱表明H2O分子主要为II型水,并显示研究样品存在注胶现象。UV-Vis光谱显示374、427、620和810 nm附近均出现与Fe元素有关的吸收峰。LA-ICP-MS测试结果表明海蓝宝石主成分SiO2、Al2O3和BeO含量分别为67.54 ± 0.13 %、17.48 ± 0.10 %和13.25 ± 0.07 %,其中Al2O3含量明显低于理论值18.99%,证实样品中存在类质同象。同时发现Fe+Mg+Mn总量达总碱金属含量(TAl-M)的2倍,且Fe元素含量高达6764–8142 μg/g,表明Al-O6八面体和结构通道中均存在Fe元素。综合以上信息推测Fe2+/Fe3+电荷转移和Fe2+电子跃迁为该地区海蓝宝石的主要致色因子。通过对比我国不同地区伟晶岩中海蓝宝石Fe+Mg+Mn和TAl-M的关系发现应用微量元素特征尤其是Fe+Mg+Mn含量可以区分海蓝宝石的产地。本文还观察到分析面越光滑,样品分子骨架振动产生的IR吸收峰信息越丰富,且与分析面积大小无关,同时不同测试区域的UV-Vis光谱分析重现性越高。因此实际分析过程中,建议选取较为平滑的宝石原石区域采集样品的IR和UV-Vis光谱,以增加分析结果的可靠性。
胡剑,刘攀,李亚,罗华英,张砚博,田晨曦,张欣耀,杜米芳
摘要:
研究了电感耦合等离子体发射光谱法测定船舶和海洋工程用结构钢中微量酸溶硼的分析方法,考察了样品消解器皿和无机酸对硼元素测定的影响,优选了分析谱线,讨论了铁离子、共存离子对测定结果的背景干扰。仪器最佳工作条件为:射频功率1.15 kW,雾化压力0.18 MPa,辅助气流量0.5 L/min,泵速100 rpm。称取0.500 g试样于石英器皿中,采用1 mL高纯水、9 mL盐酸和3 mL硝酸加热消解制备待测试液。将试液导入电感耦合等离子体发射光谱仪,优选B 182.64 nm分析谱线,候选182.58 nm及208.96 nm,采用铁基体匹配配制工作曲线消除背景干扰,线性相关系数达0.999。经多家实验室协同验证,方法定量限为0.0002%~0.0005%,钢铁标准样品测定结果与认定值相符;在95%的显著性水平下,0.001%、0.004%、0.0125%、0.150%四个水平试验结果的重复性限(r)分别为0.00026%、0.00076%、0.0019%、0.0151%,再现性限(R)分别为0.00053%、0.00096%、0.0020%、0.0232%,精密度水平与经典方法甲醇蒸馏-姜黄素光度法基本相符。
食品与生物
闫章怡,秦叙,刘丽萍,陈绍占,刘洋,周天慧
摘要:
为了解巴西坚果中硒形态特征,本研究构建了一种高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(High Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry,HPLC-ICP-MS)联用技术的分析方法,用于巴西坚果中硒形态的分析测定。坚果样品经40mg蛋白酶 XIV 和12mLTris-HCl 缓冲溶液处理,超声提取3h后,采用 C18 反相色谱柱,以10mmol / L 柠檬酸与 5mmol / L 己烷磺酸钠(pH = 4. 0,含 1%甲醇)作为流动相进行等度洗脱后采用ICP-MS 测定,在6min内可实现硒形态的有效分离和定量测定。实验结果表明不同硒形态的线性相关系数( r) 均大于 0. 999,方法检出限为0.5 ug/kg~1.3μg / kg。不同浓度水平4种硒形态的加标回收率在 93.5% ~ 117.0%范围内,相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD%)均低于5%;SeCys2加标回收率在50%左右,推测 SeCys2 稳定性可能与巴西坚果的高蛋白基质等相关。分析欧盟标准物质小麦粉(ERM? BC210a)中SeMet ,测定结果在标识值范围内;研究结果表明建立的分析方法灵敏、快速、准确,适用于巴西坚果中硒形态的分析测定。同时研究发现来自巴西、秘鲁、玻利维亚等地区的巴西坚果中主要硒形态为SeMet和少量SeCys2,其中SeMet含量占硒形态之和的95%。本研究将为富硒坚果类食品营养价值的进一步研究提供参考。
徐署东,孙秀秀,谢继安,丁 刚
摘要:
摘 要 建立了唾液中总碘的直接稀释-电感耦合等离子体质谱检测方法。本方法无需对唾液样品进行强氧化剂或高温热消解等前处理,仅通过稀释剂(0.1%乙醇胺-1.0%乙醇混合溶液-1.0g/L氯化铵-2 g/L抗坏血酸)直接稀释进样,实现唾液中总碘的快速准确测定,检测过程无需使用剧毒试剂三氧化二砷。在碘质量浓度范围为0 μg/L~300 μg/L,标准曲线拟合线性关系良好,相关系数均大于0.999,本方法的最低定量限为0.96 μg/L(取样量0.20 mL),样品检测的批内和批间相对标准差(RSD)范围分别为0.4%~1.1%和0.7%~1.3%,均<10%;对不同唾液样品加标回收率范围为97.1%~104.6%,总平均回收率为101.1%;方法具有优良的抗干扰能力,在一定的内源性干扰物范围内,干扰物对测定结果造成的相对偏差范围为-4.4%~-0.8%,相对偏差的绝对值均<10%;与砷铈分光光度法方法比对,结果差异无统计学意义。适用于我国各级疾病预防控制部门和医疗机构在碘营养监测中实现唾液碘的快速定量测定。
张元,谢旭,秦超,鹿传磊,晏福兴,刘意仁,谢潇
摘要:
植物体内的Cr容易抑制植物生长、干扰植物生理反应,适量的Se可以增强植物的抗逆能力、提升产量,Mo在促进植物生长发育和增强植物抗逆能力发挥关键作用,植物体内Cr、Se、Mo含量对农产品营养价值评估、食品安全保障等具有重要意义。植物样品中有机质含量高、组成复杂,存在基体干扰。本文对比评估了干法灰化、湿法消解和微波消解三种样品前处理方法,比较了电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)的测定效果。同时引入相对碳浓度(RCC)小于13%作为消解效率的评价指标。通过对三种不同类型的生物成分分析标准物质测定进行验证,结果表明:干法灰化RCC小于13%,但是Se挥发严重、Cr容易受到污染。湿法消解部分样品RCC大于13%,需延长消解时间消除基体干扰,且耗酸量较大、空白高。微波消解RCC为10.1%~12.7%、有机物残留最少。ICP-MS比ICP-OES具有更高的准确度和更低的检出限。选择微波消解-ICP-MS测定Cr、Se、Mo,检出限分别为0.0067、0.0082、0.0038μg/g,准确度(RE)小于20%,相对标准偏差(RSD)小于10%,满足《生态地球化学评价样品分析技术要求(试行)》(DD2005-03)要求。与文献方法ICP-MS、ICP-OES、AFS检测结果差异不显著,通过实际样品验证,RCC指标实现消解效果的可量化评价,减少试剂用量与环境污染,为植物中元素测定提供了参考方法。
学科融合
武浩然,史烨弘,肖 姗,韩鹏程,李华昌,刘杰民
摘要:
为解决进口铁矿中夹带固废难以快速鉴别的问题,应对传统检测手段效率低的弊端,本研究采用高光谱成像技术结合机器学习方法开展鉴别研究。以6种铁矿及5种典型冶炼固废为研究对象,对样品进行预处理后,通过复配实验构建包含不同掺杂比例、不同铁矿基底的样品系列,对其进行可见-近红外(VIS-NIR)波段高光谱图像的采集。提取感兴趣区域(ROI)中的平均光谱代表对应样本光谱,构建分类数据集。光谱数据通过S-G平滑、包络线去除的方法进行预处理后,使用SPXY算法对数据集进行五折划分,用于进行五折交叉验证。分别采用遗传算法(GA)、竞争性自适应重加权采样(CARS)、无信息变量消除(UVE)和连续投影算法(SPA)四种方法提取特征变量,使用反向传播神经网络(BPNN)、径向基函数(RBF)支持向量机(SVM)、K近邻算法(KNN)、随机森林(RF)分别构建铁矿-固废六分类模型。结果表明,经过包络线去除预处理后,利用SPA方法提取出的特征波段构建的RBF-SVM分类模型性能最优,交叉验证结果平均准确率为 91.67%;应用该建模路线在实际样品检测中构建的分类模型准确率达 92.41%,并且可结合高光谱图像生成像素级固废分布可视化图。该方法为口岸铁矿固废快速筛查提供了高效技术路径。
栾浩轩,王金莹,徐 妍,李松励,毛雪飞,王朝辉,李 雪
摘要:
银耳多糖(TFPS)是传统食药同源真菌银耳的主要活性成分。为探究TFPS对Cd诱导肝损伤的解毒作用和机制,本研究将40只雄性ICR小鼠随机分为正常组、Cd暴露模型组、TFPS单独干预组及TFPS联合Cd干预组。通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析发现,Cd暴露显著导致肝、肾、脾、肺及心脏中Cd的异常蓄积(p< 0.001)。并打破肝脏中Zn、Mn、Cu、Se等必需元素的内稳态。经TFPS干预后,显著降低了各脏器中Cd的含量,同时效恢复了上述必需元素的稳态水平。进一步结合16S测序(16S核糖体RNA基因测序)结果表明,TFPS能够重塑Cd暴露导致的肠道菌群结构紊乱,表现为潜在的有益菌(如粪杆菌属,Faecalibaculum;阿克曼氏菌属,Akkermansia,)的富集,以及有害菌(脱硫弧菌属,Desulfovibrio)的减少,从而缓解Cd导致的重金属损伤。非靶向代谢组学的结果显示,TFPS干预会显著影响组氨酸、谷氨酰胺、脂质及胆汁酸相关的代谢物,并显著调控了肝脏中与氨基酸代谢、脂质代谢及胆汁酸合成等相关的小分子代谢水平。16s和代谢通路富集分析结果表明,TFPS可能通过调节“菌群-代谢-元素稳态”网络来系统地发挥重金属解毒作用。本研究首次从多器官元素分布、肠道菌群结构重塑以及肝脏代谢调节三个层面,系统揭示TFPS对Cd毒性缓解的机制,为开发重金属解毒功能性食品或助剂提供科学依据。