Изображение на обложке

ТОЧНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ОДНОВРЕМЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ Na, K, Li, Rb и Cs В ГЕОХИМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ МЕТОДОМ ПЛАМЕННОЙ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ

Anna A. Zak, Elena V. Shabanova, Irina Е. Vasil’eva

Аннотация


Распространенность щелочных элементов Na, K, Li, Rb и Cs отличается в тысячи раз в природных образцах. Это одна из наиболее важных трудностей одновременного определения пяти щелочных элементов, которые обычно преодолевают, выполняя анализ одних и тех же проб несколькими аналитическими методами или методиками. Метод атомно-эмиссионной спектрометрии наиболее селективен для определения всех щелочных элементов в широких диапазонах их содержаний. Одновременное определение макро- и микросодержаний одной методикой экономически привлекательно для классификации пород, определении их возраста, реконструкции условий их образования или изменения в геологических процессах. Такие исследования требуют, чтобы полученные результаты анализа были надежны и достоверны.  Благодаря использованию современного оборудования, была разработана методика одновременного определения пяти щелочных элементов методом атомно-эмиссионной спектрометрии. В настоящем исследовании оценены точность и правильность результатов разработанной методики. Особенностями методики являются получение и анализ высокосолевых растворов геохимических проб, использование низкотемпературного пропан-бутанового пламени для определения всех щелочных металлов, применение многоканальной фотоэлектрической регистрации спектров. Специфическая обработка данных обеспечивает учет спектрального фона и минимизацию матричных и спектральных помех при градуировке по стандартным образцам разнообразного состава и генезиса. Диапазоны определения содержаний ЩЭ в природных и техногенных средах расширены за счет улучшения их пределов обнаружения и использования нескольких аналитических линий на верхних границах определения Na, K и Rb.  Сравнение результатов ПАЭС методики с результатами, полученными по методикам рентгенофлуоресцентной и масс-спектрометрии, а также методами стандартных добавок и разбавления, продемонстрировало их точность и правильность, удовлетворяющую требованиям геолого-геохимических исследований.

Ключевые слова: щелочные элементы, геохимические образцы, пламенная атомно-эмиссионная спектрометрия, стандартные образцы состава, точность и правильность результатов анализа

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2021.25.1.004

Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


REFERENCES

Beus. A.A. Geokhimiya litosfery [Geochemistry of the lithosphere]. Moscow: Nedra Publ. 1981. 335 p. (in Russian).

Gill R. Chemical fundamentals of geology and environmental geoscience. Third edition. UK: JohnWiley&Sons. Ltd. 2015. 288 p.

Maurice P.A. Environmental surfaces and interfaces from the nanoscale to the global scale. JohnWiley&Sons. Inc. 2009. 464 p.

Sigel A., Sigel H. and Sigel R.K.O. The alkali metal ions: their role for life. Switzerland: Springer International Publishing. 2016. 628 p.

Vinogradov A.P. [Average content of chemical elements in the main types of igneous rocks of the earth's crust] Geokhimiya [Geochemistry], 1962, no. 7. pp. 555-571 (in Russian).

Poluektov N.S. Metody analiza po fotometrii plameni [Techniques in flame photometric analysis]. Moscow: Khimiia. 1967. 308 p. (in Russian).

Shabanova E.V., Zak A.A., Pogudina G.A., Khmelevskaya I.M., Menshikov V.I. [The use of the Kolibri-2 spectrometer for the determination of Na, K, Li and Rb in geochemical objects] Zavodskaia laboratoriya. Diagnostika materialov [Industrial laboratory. Diagnostics of materials], 2015, vol. 81, no. 1, Part II, pp. 98-104 (in Russian).

Zak A.A., Shabanova E.V., Vasil'yeva I.Ye. [New capabilities of the Kolibri-2 multichannel spectrometer for analysis of geological samples] Zavodskaia laboratoriya. Diagnostika materialov [Industrial laboratory. Diagnostics of materials], 2017, vol. 83, no. 1, Part II, pp. 38-45 (in Russian).

Shabanova E.V., Zak A.A., Vasil’eva I.E. Preparation of geological samples to the simultaneous determination of five alkali elements by flame atomic emission spectrometry. Journal of Analytical Chemistry, 2018, vol. 73, no. 9, pp. 869-876. doi: 10.1134/S004445021809013X

Haas D.L., Jamerson J.D. Preliminary studies in the determination of the alkali metals by microwave induced plasma (MIP) spectrometry. Spectrochimica Acta, 1987, vol. 42 B, pp. 299-307. https://doi.org/10.1016/0584-8547(87)80071-X

Souleva A., Yankova D. and Konstantinov K. Determination of alkali metals in high-temperature Bi-containing superconductors by ICP-AES. Fresenius J. Anal. Chem., 1995, vol. 352, pp. 605-607. https://doi.org/10.1007/BF00323086

Jingjing G., Jihua L., Xianguo L., Quanshu Y., Xiaojing W., Hongmin W. The determination of 52 elements in marine geological samples by an inductively coupled plasma optical emission spectrometry and an inductively coupled plasma mass spectrometry with a high-pressure closed digestion method. Acta Oceanologica Sinica, 2017, vol. 36, no 1, pp. 109–117. https://doi.org/10.1007/s13131-017-0991-5

Langmyhr F.J., Thomassen Y. Atomic absorption spectrophotometric analysis by direct atomization from the solid phase. The determination of rubidium and caesium in silicate rocks. Z. Anal. Chem., 1973, vol. 264, pp. 122-127. https://doi.org/10.1007/BF00424623

Chattopadhyay P. Direct flame atomic absorption spectrophotometric determination of alkalis in geochemical samples. Talanta, 1995, vol. 42, pp. 1965-1971. https://doi.org/10.1016/0039-9140(95)01676-7

Welz B., Becker-Ross H., Florek S. and Heitmann U. Highresolution continuum source AAS: The better way to do atomic absorption spectrometry. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, 2005. 295 p.

Hunt A.M.W., Dvoracek D.K., Glascock M.D., Speakman R.J. Major, minor and trace element mass fractions determined using ED-XRF, WD-XRF and INAA for five certified clay reference materials: NCS DC 60102–60105; NCS DC 61101 (GBW 03101A, 03102A, 03103, and 03115). Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2014, no 302, pp. 505-512. doi: 10.1007/s10967-014-3266-z

Krishna A.K., Khanna T.C., Mohan K.R. Rapid quantitative determination of major and trace elements in silicate rocks and soils employing fused glass discs using wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry. Spectrochimica Acta Part B, 2016, vol. 122, pp. 165-171. doi: 10.1016/j.sab.2016.07.004

Amosova A.A., Chubarov V.M., Kaneva E.V., Markova Yu.N. [Determination of the main rock-forming elements, strontium and zirconium by X-ray fluorescence method for the geochemical characteristics of bottom sediments]. Analitica i control’ [Analytics and Control], 2017, vol. 21, no. 1, pp. 16-24. http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.1.003 (in Russian).

MVI No. 002-KhMS-2009. Metodika izmereniy massovykh doley 62 elementov v pochvakh, donnykh otlozheniyakh, gornykh porodakh i splavakh tsvetnykh metallov metodom mass-spektrometrii s induktivno svyazannoy plazmoi [Methodology for measuring mass fractions of 62 elements in soils, bottom sediments, rocks and non-ferrous metal alloys by inductively coupled plasma mass spectrometry]. Tomsk: Ltd. «Plasma», 2015. 44 p. (in Russian).

Thomas R. A beginner’s guide to ICP-MS. Part XII – A review of interferences. Spectroscopy, 2002, vol. 17, no 10, pp. 24-31.

Stolyarova I.A., Khitrov V.G., Voronkova M.A., Roshchina I.A. and Ponomarev Iu.A. Opredeleniye berilliya, shchelochnykh i shchelochnozemel'nykh elementov v mineral'nom syr'ye [Determination of beryllium, alkaline and alkaline earth elements in mineral raw materials]. Pod red. G.V. Ostroumova / Moscow: Nedra Publ., 1984. 174 p. (in Russian).

STP IGKH-009-97. Gornyye porody, pochvy i donnyye otlozheniya. Metodika vypolneniya izmereniy massovoy doli kaliya, natriya, litiya, rubidiya i tseziya metodom fotometrii plameni [Enterprise standard. Rocks, soils and bottom sediments. Technique for measuring the mass fraction of potassium, sodium, lithium, rubidium and cesium by flame photometry]. Irkutsk: IGС SB RAS, 1997. 18 p. (in Russian).

NSAM № 61-S. Opredeleniye litiya, natriya, kaliya, rubidiya, tseziya v silikatnykh gornykh porodakh i v mineralakh-silikatakh plamenno-spektrofotometricheskim metodom [Determination of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium in silicate rocks and in silicate minerals by flame spectrophotometric method]. Moscow: FGUP «VIMS», 2006. 24 p. (in Russian).

Zarubin I.A. [Possibilities of the small-sized spectrometer «Kolibri-2» in atomic emission spectral analysis]. Zavodskaia laboratoriya. Diagnostika materialov [Industrial laboratory. Diagnostics of materials], 2017, vol. 83, no. 1, Part II. pp. 114-117 (in Russian).

SiteVMK-Optoelektronika http://www.vmk.ru/ (date of address 08.10.2020)

Shabanova E.V. Modelirovaniye protsessov obrabotki analiticheskogo signala v atomno-emissionnom analize tverdykh obraztsov. Diss. kand. tekhn. nauk [Modeling of analytical signal processing processes in atomic emission analysis of solid samples. PhD technical sci. diss.]. Irkutsk, 2002. 149 p. (in Russian).

GOST R ISO 5725-(1-6)-2002. Tochnost' (pravil'nost' i pretsizionnost') metodov i rezul'tatov izmereniya [State Standard 5725-(1-6) – 2002. Accuracy (correctness and precision) of measurement methods and results]. Moscow: Gosstandart of Russia, 2002. (in Russian).

GOST 52361-2005. Natsional'nyi standart rossiiskoi federatsii. Kontrol' ob"ekta analiticheskii. Terminy i opredeleniia [National standard of the Russian Federation. Analytics object control. Terms and definitions]. Moscow: Standartinform, 2018. 33 p.

OST 41-08-214-04 Standard otrasli. Upravleniye kachestvom analiticheskikh rabot. Vnutrenniy laboratornyy kontrol' tochnosti (pravil'nosti i pretsizionnosti) rezul'tatov kolichestvennogo khimicheskogo analiza [Industry standard 41-08-214-04. Quality Management analytical work. Laboratory internal control of the accuracy (correctness and precision) of the results of quantitative chemical analysis]. Moscow: FGUP «VIMS», 2004. 92 p. (in Russian).

OST 41-08-265-04. Upravleniye kachestvom analiticheskikh rabot. Statisticheskiy kontrol' tochnosti (pravil'nosti i pretsizionnosti) rezul'tatov kolichestvennogo khimicheskogo analiza [Industry standard 41-08-265-04. Statistical control of the accuracy (trueness and precision) of the results of quantitative chemical analysis], Moscow: FGUP «VIMS», 2005. 80 p. (in Russian).

RMG-61-2010. Rekomendatsii po mezhgosudarstvennoy standartizatsii. Gosudarstvennaya sistema obespecheniya yedinstva izmereniy. Pokazateli tochnosti, pravil'nosti, pretsizionnosti metodik KKhA. Metody otsenki. [Recommendations for interstate standardization RMG-61-2010. State system for ensuring uniformity of measurements. Indicators of accuracy, correctness, precision of quantitative chemical analytical methods. Assessment methods.] Moscow: Standartinform Publ., 2013. 58 p. (in Russian).

OST MPR 41-08-212-04. Standard otrasli. Upravleniye kachestvom analiticheskikh rabot. Normy pogreshnosti pri opredelenii khimicheskogo sostava mineral'nogo syr'ya i klassifikatsiya metodik laboratornogo analiza po tochnosti rezul'tatov [Industry standard 41-08-212-04. Analytical quality management. Error rates in determining the chemical composition of mineral raw materials and classification of laboratory analysis methods according to the accuracy of the results]. Moscow: FGUP «VIMS», 2004. 24 p. (in Russian).

Katalog standartnykh obraztsov prirodnykh i tekhnogennykh sred [Catalog of standard samples of natural and technogenic environments] http://igc.irk.ru/ru/component/flexicontent/item/3412-standartnye-obraztsy-sostava?Itemid=746 (date of address 24.11.2020).

Govindaraju K. Compilation of working values and sample description for 383 geostandards. Geostandards Newsletter. Special Issue, 1994, vol. 18, pp. 1-158. https://doi.org/10.1046/j.1365-2494.1998.53202081.x-i1

Brushwyler K.R., Furuta N., Hieftje G.M. Use of a spectrally segmented photodiode-array spectrometer for inductively coupled plasma atomic-emission spectroscopy. Examination of procedures for the evaluation of detection limits. Talanta, 1990, vol. 37, no 1, pp. 23-32. doi: 10.1016/0039-9140(90)80043-f .

Iufa B.Ia. Metrologicheskoe obespechenie kachestva rabot pri regional'nykh geokhimicheskikh issledovaniiakh [Metrological assurance of the quality of work in regional geochemical research]. Leningrad: VSEGEI, 1979. 54 p.

Central Geological Laboratory: http://cengeolab.com/ (date of address 24.11.2020).




DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2021.25.1.004

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.