甜瓜中矿质元素检测方案(能散型XRF)

分析化学(FENXI HUAXUE) 研究简报Chinese Joumal of Analytical Chemistry第5期558~561第27卷1999年5月 包生祥等：X-射线荧光光谱测定甜瓜中矿质元素第5期559 X-射线荧光光谱测定甜瓜中矿质元素 包生祥* 王志红 (电子科技大学材料分析中心，成都610054) 摘 要 报道了日本理学3080E3型X-射线荧光光谱仪在测定甜瓜样品常量和微量矿质元素中的应用。以国家植物标准参考物质(GBW)为校准标样，采用真空加热干燥法制备甜瓜样品，所得分分结果与 ICP-AES 对照相吻合。 关键词 X-射线荧光光谱，甜瓜，矿质元素 1 引 言 甜瓜是人们喜爱的夏令果品，特别是我国西北所产的甜瓜以其汁多、甜度高、香味浓农闻名中外。甜瓜中的矿质元素的准确确定对于评价甜瓜的营养价值，研究甜瓜生长的气候和土壤等环境因素以及进行微肥效应观察和实验等提供有价值的信息。甜瓜的多汁和和含糖量特点决定了其不能采用植物常用的干燥方法(自然风干和加热烘干)，因为营养丰富的瓜肉在长时间的风干过程中极易腐烂变质，而在较高的温度下烘干时甜瓜中的糖容易脱水炭化3，造成甜瓜样品的干物质重量随干燥温度改变而改变，影响干物质分析结果的可靠性。本文经过实验提出真空和低温加热相结合的方法，使样品快速干燥并获得稳定的干燥重量。方法的检出限，精密度和准确度令人满意，能满足甜瓜样品品15种矿质元素测定的要求。 2 实验部分 2.1 试剂、材料、仪器和工作条件 试剂：NazP60r8(99.9%)，MgO(S.P.)，ALO，(S.P.)，SiO，(S.P.)和Li，CO，(A.R.)。标样：以国家植物标准参考物质 GBW07602-07605，GBW08501-08505 为校准标样，添加适量 KSO， 以扩展K的分析范围。 仪器及工作条件：日本理学3080E3型X-射线荧光光谱仪， Rh靶光管，管压50 kV，管流50mA，PHA=7~35，计数时间40 s，真空光路，粗狭缝，其余条件详见表1。 2.2 样品制备 标准样品：将植物标准样品在80℃烘干，称取2.00 g于32mm 直径钢模中，以10t压力制备样片，保存于干燥器内备用。 甜瓜样品：称取甜瓜鲜样20.00 g于蒸发皿中，移至真空干燥器中，严格控制加热温度<80℃进行干燥，直至呈饴糖状，进一步干燥1h。转入保干器中放置过夜(此时样品变脆)，称重，差减法求得干燥样品重量。转入玛瑙钵中，研成粉末。称取2.00 g，下同标准样品制备。 标准化样品制备：称取0.2000 g NatP01g， 0.1000 g NazSO.，0.1000 g Mg0， 0.1000 gAlO，0.1000 g SiO，和2.000 g Li， CO， 于玛瑙钵中，磨匀，转移至35 mm 铝杯中以20t压力制片。 ( 1998-08-03收稿；1998-09-22接受。 ) ( 本文系中国科学院兰州分院基金资助项目，实验工作在中国科学院兰州地质研究所完成。 ) 表 11仪器工作条件 Table Working condition 分析线 分光晶体 探测器 谱峰20角(°) 背景20角(°) Analyte line Crystal Detector Peak 20 Background 20 NaKa TAP FPC 55.17 58.00 MgKa TAP FPC 45.18 47.00 AlKa PET FPC 144.70 146.70 SiKo InSb FPC 144.66 146.70 PKa Ge FPC 141.13 144.00 SKa Ge FPC 110.78 113.00 CIKa Ge FPC 92.83 95.00 KKa LiF(200) FPC 136.70 CaKa LiF(200) FPC 113.14 115.00 MnKa LiF(200) FPC 63.00 64.00 FeKa LiF(200) FPC 57.57 59.00 CuKa LiF(200) SC 45.00 46.50 ZnKa LiF(200) SC 41.77 42.70 RbKa LiF(200) SC 26.60 27.50 SrKa LiF(200) SC 25.12 26.00 RhKac LiF(200) SC 18.50 EPC：流气正比计数器(flow gas proportional counter)；SC：闪烁计数器(scintillation counter)。 3 结果与讨论 3.1 干燥温度的选择 从同一鲜甜瓜样品平行分取6份试样，每份20.00 g，在真空干燥器中控制不同温度进行干燥，结果见表2。由表2可见当温度<80℃时，样品炭化不明显，干物质重量稳定。 表2-干燥温度的影响 Table 2Selection of drying temperature 温度(℃) Temperature 60 80 100 120 150 干燥样品重 Sample weight(g) 2.885 2.877 2.817 2.697 2.552 干燥样品颜色 黄褐 黄褐 褐 深褐 褐黑 Color Yellowish-brown Yellowish-brown Brown Dark-brown Brownish-black 3.2 基体效应和仪器漂移校正 试样经干燥后，有机成份主要为糖类和纤维质等碳水化合物，矿质元素主要为 K，Na， P，S和Cl，其组成与其它植物样品类似。因而本文采用植物标样为校准标准。在植物标样中，主要重吸收元素为K和 Ca，其含量一般为1~3%，标样数据回归分析表明，K，Ca以及更重元素用RhKa 康普顿峰为内标可获得良好的线性校正曲线，其它元素的浓度对强度回归曲线亦为线性，表明基体效应可忽略。元素 Na， Mg，Al， Si 和P用标准化样品，S，Cl用 RhLa散射强度为内标校正仪器漂移。 值得一提的是，根据散射内标原理和植物的组成，RhKα 康普顿峰对 K， Ca有明显的基体补偿作用。校正曲线回归结果表明，用和不用内标的标准偏差K%分别为 0.075 和0.098，Ca%分别为 0.032和0.044。类似这样的部分补偿作用作者在原煤分析中曾经观察到过)。可能原因是K 和 Ca 虽然为主要重吸收元素，但是其含量并不高，而其它元素 P，S 和 Cl等的吸收贡献能被内标所补偿。 3.3 浓度换算 设元素i在甜瓜瓜物质中的含量为W，则在鲜物质中的含量C，可由式 C；= mW；/20换算，式中 m 为20.00g甜瓜样品干燥后的干物质重量(g)。 3.4 检出限、精密度和分析结果对照 按照背景标准偏差3倍估算出各分析元素的检出限见表3。 表3检出限和精密度(n=10) Table 3 Detection limit and precision(n=10) 分析项目 检出限 检出限 RSD Analyte Detection limit (pg/g) RSD (%) 分析项目 Analyte Detection limit (pg/g) (%) Na% 45 0.483 3.11 Ca 7 950 3.79 Mg 25 910 4.51 Mn 3 12 8.00 Al 15 56 6.07 Fe 2 25 6.67 Si 15 58 5.52 Cu 1 8 12.50 P% 5 0.23 1.04 Zn 1 18 5.56 S% 5 0.32 1.75 Rb 1 25 5.50 C1% 5 0.41 1.27 Sr 1 19 5.79 K% 10 3.52 0.82 同一甜瓜样品平行制备10个分析样片，分别进行单次测量，统计精密度列于表3。不同方法分析结果对照列于表4。上述结果表明本法应用于测定甜瓜中15种常量和微量矿质元素是成功的。 表4分析结果对照(占干物质，未标%者单位为 ve/g) Table 4· Results for contrast(dried sample， those unmarked % are pg/g) 分析项目 白兰瓜 白兰瓜 黄河蜜瓜 西瓜 Lanzhou melon Lanzhou melon Huanghe melon Water melon Analyte ICP XRF ICP XRF ICP XRF ICP XRF Na% 0.25 0.24 0.45 0.48 0.24 0.22 0.05 0.04 Mg 920 910 860 880 590 560 910 930 Al 59 62 61 66 65 63 44 48 Si 330 525 428 166 p% 0.24 0.25 0.24 0.23 0.15 0.16 0.18 0.17 S% 0.18 0.240 0.09 0.11 C1% 0.35 0.42 0.23 0.11 K% 3.98 4.02 5.27 5.21 3.20 3.31 2.38 2.35 Ca 820 800 440 448 240 252 710 698. Mn 1.8 <3 2.2 <3 12。2 <3 1.1 <3 Fe 17 15 12 13 8 9 26 23 Cu 2.8 2 3.4 3 1.6 2 1.2 2 Zn 11 12 6 5 7 9 9 8 Rb 5 2 3 7 Sr 19 17 16 18 14 13 12 14 1 采自甘肃兰州( sampling from Lanzhou Gansu)；?采自甘肃民勤(samping from Minqin Gansu)；采自甘肃皋兰(Sampling fromGaolan Gansu)；4采自甘肃靖远(sampling from Jingyuan Gansu)。 References ( 1 Wei Dazhao(魏大昭)， Wu Dakang(吴大康). Melons in Nonthwest China(西北的瓜).1985 ) ( 2 Li Zhongshu(吕忠恕). J. La n zhou University Natural Science(兰州大学学报)，1961，(2)：94 ) ( 3 Bao Shenxiang(包生祥). C hinese J. Anal . Chem.(分析化学)，1995，23(5)：522 ) 4 Sun Yaru(孙雅茹). Liu Chunlan(刘春兰)， Zeng Xianjin(曾宪津)， Guan Shengli(关胜利)， Guan Qiudi(关秋荻). Chinese J. Anal. Chem.(分析化学)，1992，20(6)：657 ( 5 Bao Shengxiang(包生祥). Rock and Mineral Analysis (岩矿测试)，1988，7( 3 )：202 ) X-ray Fluorescence Spectrometric Determinationof Mineral Elements in Muskmelon Bao Shengxiang， Wang Zhihong(Center ofMaterials Analysis， University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu 610054) Abstracti A Rigaku 3080E3 X-ray spectrometer was applied to the determination of major and tracemineral elements in muskmelon， calibration was made by using national plant standard referencematerials. A sample of fresh muskmelon was prepared by heating to dryness at vacvuacuum. Thedetermination results by this method were in good agreement with those obtained by inductively coupedplasma-atomic emission spectrometry. KeywordsX-ray fluorescence spectrometry， muskmelon， mineral elements (Received 3 August 1998； accepted 22 September 1998)~ 请您到邮局订阅1999年《光谱实验室》的通知 《光谱实验室》从1999年起交邮局发行，邮发代号：82-863，欲订阅刊物的订户，请您到附近邮局订阅。漏订者，可与本刊联络(投稿)处联系订阅。地址：北京市81信箱66分箱刘建琳，邮政编码：100095。