环境地质学环境地球化学课程报告

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1、研究生课程报告题目：土壤硒含量测定的新方法以及相关地质意义课程名称：任课教师：姓名：学号：院（系）：专业：2015年月评语对课程论文的评语:平时成绩：课程论文成绩：总成绩：评阅人签名：注：1、无评阅人签名成绩无效；2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效；3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。土壤硒含量测定的新方法以及相关地质意义一、前言近些年来，在生命科学、农业科学、食品科学、环境科学、地质科学等研究中硒已经引起世界的广泛关注。[1-3]在生命科学中，硒是人类生命必需的14种必需微量元素之一，每天摄入量不能低于0.1mg/kg（相对于平均体重），摄入过量或者缺乏都

2、会引起身体的各种疾病。[1]在地质科学中，硒的同位素比值可以作为示踪剂指示古地质环境/古生物环境，现阶段已经确定了硒同位素分馏的主要机制。[3-5]在农业科学与食品营养学中，对于土壤、食品中的硒的检测已经建立了很多前处理与检测手段。[6-8]因此，为了进一步探究硒在环境、地质、生命中迁移规律、转化形式、和分布规律，建立一个快速、精确、经济的测定方法是必要的。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）以其优越的分析能力已经成为现今最有力的分析测试手段之一，已被广泛应用于各分析领域。ICP-MS具有灵敏度高、检出限低、分析迅速、谱线干扰少、动态线性范围宽、多元素同时检测等众多优点。随着制造行业的发

3、展，ICP-MS在仪器上的改善也日益提高，由最初的四级杆电感耦合等离子体质谱（Q-ICP-MS）逐渐发展到飞行时间电感耦合等离子体质谱仪（TOF-ICP-MS）、离子阱电感耦合等离子体质谱仪（Iontrap-ICP-MS）、双聚焦扇形磁场电感耦合等离子体质谱仪(ICP-SF-MS)、动态反应碰撞池电感耦合等离子体四极杆质谱仪（DRC-Q-ICP-MS）和多接收杯高分辨率电感耦合等离子体质谱（MC-HR-ICP-MS）。仪器的发展使得ICP-MS的应用更加广泛。二、硒的地球化学性质硒是地球化学上的非传统稳定同位素。它在自然界中存在六个稳定同位素74Se、76Se、77Se、78Se、80S

4、e和82Se其丰度分别为0.89%、9.37%、7.64%、23.77%、49.61%和8.73%。硫的化学性质与硫类似，具有多重价态，但是硒在地球化学上与硫存在差异性。同时，硒存在亲生物性。[3,5]硒在自然界中的存在形式、各种形式的迁移规律、各个储库中的含量也不同，所以硒的形态转化、在环境中的迁移循环等都会导致硒同位素的分馏。这一原理就指示着硒可以作为一种新的、潜在的地球化学示踪剂[9]。三、ICP-MS对硒测定中的困难在土壤样品中，硒的含量很小。对于这些土壤样品，硒的测定中不可忽视的因素是在硒的信号上，基体中所含有的其他元素产生的抑制或者干扰。这就要求在测定硒的前处理更加完备，排除

5、其他的干扰元素。此外，在ICP-MS测定硒中，由于氩气是等离子气，氩的多原子离子会产生质谱干扰。同时，硒元素属于难电离元素，它的电离能限制了硒的完全电离，影响了硒的精确精测。以上困难仅是测定样品中硒含量的存在的。对于硒的测定中，不仅要排除上述困难，而且要克服在样品处理过程中的元素分馏问题。无机氧化还原反应会引起硒同位素的分馏，对于硒同位素的处理和测定过程中，就要保证每一步中硒同位素比值和样品中的比值保持不变。综上所述，在硒的测定中基体带来的质谱干扰、ICP-MS存在的质谱干扰、硒元素自身的元素性质以及硒同位素测定中的分馏问题。同时在ICP-MS测定中一直存在的仪器漂移问题也是硒测定中值得

6、注意的问题。一、ICP-MS测定硒的前处理样品前处理过程中应该特别注意污染问题。样品前处理主要是要实现分离和富集的目的。4.1样品的消解为了避免污染同时实现分离与富集的目的，在前处理过程中，对于酸、分解方法的选用都至关重要。通常在样品消解过程，硝酸、盐酸、氢氟酸等都会被选择用于消解。但是由于Se的测定很容易受到氩和氯的多原子离子干扰，所以盐酸在消解含硒样品过程中很少用到。朱建明（朱建明，2008）使用HNO3+HF+H2O2消解碳质页岩和土壤，同时使用浓硝酸消解硫化物。但这一套消解过程中要进行驱氟，有时还得进行二次驱氟。采用HNO3消解已经被广泛使用在消解含硒样品中了。另一方面Wang等

7、（wang，2013）采用了HNO3+HCl消解样品，虽然引进了氯，但是盐酸具有一定得还原性，可以使高价态的硒转换为低价态的硒，有利于后期的检测。但是由于氯的引入，在消解过程中，采用HNO3取代HCl是必须做得一步。Schilling(Schilling,2014)使用了HCl测定了印度高硒土壤的同位素值。而在消解方式上，无论使用哪种酸消解，研究者们都采用了高温密闭消解法。这是基于防止在消解过程中硒的流失。4.2分离与富集由于硒属于