16元素形态分析

我国主要土壤类型元素地球化学形态成分标准物质研制刘妹;顾铁新;史长义;鄢卫东;鄢明才【摘要】为满足多目标区域地球化学调查与评价形态分析的需要,研制了5个不同土壤类型形态成分标准物质,介绍了解决形态成分标准物质研制的关键--稳定性所采取的主要措施,列出了16个元素的水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态、残渣态及全量的标准值与不确定度,对定值精度进行了相关分析.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2008(032)005【总页数】6页(P492-496,508)【关键词】地球化学调查;土壤成分;标准物质;稳定性【作者】刘妹;顾铁新;史长义;鄢卫东;鄢明才【作者单位】中国地质科学院,地球物理地球化学勘查研究所,河北,廊坊,065000;中国地质科学院,地球物理地球化学勘查研究所,河北,廊坊,065000;中国地质科学院,地球物理地球化学勘查研究所,河北,廊坊,065000;中国地质科学院,地球物理地球化学勘查研究所,河北,廊坊,065000;中国地质科学院,地球物理地球化学勘查研究所,河北,廊坊,065000【正文语种】中文【中图分类】P632生态环境调查与研究关乎民生和可持续发展［1］。

我国大规模的工业建设、施用化肥与农药及大量生活垃圾产生的污染物在土壤中聚集，土壤中的污染元素和有毒有害成分通过植物和水体进入食物链，不同程度地影响到生态环境，引起社会广泛关注［2－5］。

众所周知，土壤中最易被植物吸收和进入水体的是其活性成分，土壤化学成分的活动性与其存在形态密切相关，因此土壤形态成分分析成为农业和环境研究广泛关注的课题［6－12］。

目前广泛应用于土壤和沉积物中形态分析的方法是顺序提取法，世界上最早的顺序提取是由加拿大Tessier A等人提出的五步提取法［13］，其后欧盟标准测量局（SM＆T，原BCR）对Tessier A的五步法加以改进，提出弱酸可提取态、可还原态和可氧化态的三步提取法，并研制了世界上第一个地球化学形态成分标准物质BCR601［14］，其定值元素为Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni。

硫的特征峰硫的特征峰1. 硫的概述硫（S）是一种化学元素，原子序数为16，属于第16族元素。

它的原子量为32.06 g/mol，是地球上广泛存在的一种非金属元素。

硫在自然界中以多种形式存在，包括硫矿石、硫酸盐等。

2. 硫的性质硫是一种黄色固体，具有特殊的气味。

它的熔点为115.21℃，沸点为444.6℃。

硫在常温下是不溶于水的，但能与许多有机溶剂和无机溶剂发生反应。

硫的化合价范围广泛，可以形成例如硫酸、硫醇等多种化合物。

3. 硫的晶体结构硫的晶体结构取决于温度。

在低温下（小于115.21℃），硫是单斜晶系的，晶胞中由S8分子构成；在高温下，硫的晶体结构变为斜方晶系，晶胞中由更大的硫链形成。

这种结构转变导致硫在固态下存在多种不同的异质形态。

4. 硫的特征峰硫的特征峰是指在红外光谱中与硫相关的吸收峰。

红外光谱是一种分析化学中常用的技术，它可用于确定化合物的结构和组成。

硫的特征峰在红外光谱中一般出现在2000-500 cm-1的波数范围内。

4.1 硫酸特征峰硫酸（H2SO4）是一种广泛应用的化学品，它具有强酸性。

在红外光谱中，硫酸的特征峰主要集中在1000-1200 cm-1和1300-1500 cm-1的波数范围内。

在1000-1200 cm-1的区域，硫酸的特征峰通常出现为强吸收峰，对应于硫酸分子中的SO3基团。

在1300-1500 cm-1的区域，硫酸的特征峰一般较弱，对应于硫酸分子中的SO2基团。

4.2 硫醇特征峰硫醇（R-SH）是一类含有硫原子的有机化合物，是硫的有机衍生物。

在红外光谱中，硫醇的特征峰主要出现在2500-3000 cm-1和500-700 cm-1的波数范围内。

在2500-3000 cm-1的区域，硫醇的特征峰通常出现为弱吸收峰，对应于硫醇分子中的SH基团。

在500-700 cm-1的区域，硫醇的特征峰一般较强，对应于硫醇分子中的S-C键振动。

5. 硫的应用硫在许多领域都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用领域：5.1 化学工业硫广泛用作生产硫酸和硫酸盐等化学品的原料。

第二章-有机元素分析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ第二篇有机及金属元素分析ﻬ第二章有机元素分析有机元素通常是指在有机化合物中分布较广和较为常见的元素，如碳(Ｃ)、氢(H)、氧（O)、氮(N)、硫(S）等元素。

通过测定有机化合物中各有机元素的含量，可确定化合物中各元素的组成比例进而得到该化合物的实验式。

有机元素分析最早出现在１9世纪3０年代，李比希首先建立燃烧方法测定样品中碳和氢两种元素的含量，他首先将样品充分燃烧，使碳和氢分别转化为二氧化碳和水蒸气,然后分别以氢氧化钾溶液和氧化钙吸收,根据各吸收管的重量变化分别计算出碳和氢的含量。

目前,元素的一般分析法有化学法、光谱法、能谱法等，其中化学法是最经典的分析方法。

传统的化学元素分析方法，具有分析时间长、工作量大等不足。

随着科学技术的不断发展，自动化技术和计算机控制技术日趋成熟，元素分析自动化便随之应运而生。

有机元素分析的自动化仪器最早出现于２0世纪６0年代，后经不断改进,配备了微机和微处理器进行条件控制和数据处理,方法简便迅速，逐渐成为元素分析的主要方法手段。

目前，有机元素分析仪上常用检测方法主要有：示差热导法、反应气相色谱法、电量法和电导法几种。

2.1 基本原理以德国Eｌementar公司生产的Varｉo EL Ⅲ型元素分析仪为例,该仪器主要采用微量燃烧法等实现多样品的自动分析。

通过自动在线测定和计算可提供数据处理、计算、报告、打印及存储等功能。

仪器有ＣHN模式、CHＮS模式和O模式3种工作模式，主要测定固体样品。

仪器状态稳定后,可实现每９min即可完成一次样品测定，同时给出所测定元素在样品中的百分含量,且仪器可自动连续进样。

该仪器具有所需样品量少(几毫克）、分析速度快、适合进行大批量分析的特点,其主要性能指标如下：1) 3种工作模式：ＣＨＮ模式、CHＮＳ模式和O模式；2) 空白基线(He 载气）：C:± 30；Ｈ:±100；N：±１6;S：±20;O:±５０；3）Ｋ因子检测（Ｈe 载气）:C：± 0．15；H：± 3.75;Ｎ：±０.16;Ｓ：±０.1５;Ｏ：± 0．16；4) 元素测量准确度:Ｃ、H、Ｎ、S、Ｏ的误差均≤0．3％；5）元素测量精确度：Ｃ、H、Ｎ、S、O的误差均≤０.2%。

多元素形态同时分析的研究进展陈建国;彭国俊;朱晓艳;金献忠;陈少鸿;魏丹毅【摘要】对近年来多元素形态同时分析的研究进展进行了评述,内容主要涉及气相色谱法、液相色谱法、毛细管电泳和光谱、质谱的联用技术,以及电化学分析法、中子活化分析法等非联用技术在多元素形态同时分析中的应用,简述了环境和生物样品中元素形态的分离富集方法,展望了多元素形态同时分析的发展前景(引用文献62篇).【期刊名称】《理化检验-化学分册》【年(卷),期】2015(051)006【总页数】7页(P881-887)【关键词】多元素;形态;同时分析;综述【作者】陈建国;彭国俊;朱晓艳;金献忠;陈少鸿;魏丹毅【作者单位】宁波出入境检验检疫局,宁波315012;宁波出入境检验检疫局,宁波315012;宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波315211;宁波出入境检验检疫局,宁波315012;宁波出入境检验检疫局,宁波315012;宁波出入境检验检疫局,宁波315012;宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波315211【正文语种】中文【中图分类】O65元素的形态是指某一元素以不同的同位素组成、不同的电子组态或价态以及不同的分子结构等存在的特定形式，本文主要评述有关不同价态或分子结构的元素形态。

同一元素的不同形态，其生理、毒理影响和生物可利用性、迁移性等差异很大。

有些元素其有机形态的毒性要高于无机态，如积蓄性元素铅、汞和锡等，易在生物体内积累，对人体造成危害［1-2］。

相反，有些元素的无机态毒性高于有机形态，如砷、硒和锑等［3-4］;有些元素其含量在一定范围内时对人体有益，低于或高于此范围则会对人体有害，如硒的有益剂量为每天在 30 ～400 μg 之间，当摄入量不在此范围时，可能会导致衰老、肠胃紊乱和神经功能障碍等疾病［5-6］;还有些元素，价态不同，其生理性和毒性差异极大，如铬(Ⅲ)可增强葡萄糖的利用，抑制胆固醇和脂肪酸的合成，是人体不可缺少的营养元素，而铬(Ⅵ)化合物在体内可能引起肝、肾的病变，具有致癌作用，是剧毒物质。

作物营养与施肥技术问答一、作物营养与施肥知识1.作物生长发育需要哪些营养元素？据分析，任何一种植物体都含有70多种化学元素，这些元素并非都是植物生长发育所必需的。

确定作物必需的营养元素，一般应符合三个标准:一是作物缺乏这种元素时，就不能正常生长；二是作物缺乏这种元素时，其他元素不能代替，只能靠补充这种元素来解决；三是这种元素在作物体内起着固定的生理作用。

这三个条件缺一不可，否则这种元素就不能称之为必需营养元素。

目前公认的作物所必需的营养元素共有16种，即碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）和氯（Cl）等。

根据作物对这16种元素需要量的不同，分为大量营养元素、中量营养元素和微量营养元素三类。

大量营养元素占作物体干重的百分之几十到千分之几。

碳、氢、氧、氮、磷、钾等六种属大量营养元素。

中量营养元素的需要量居大量营养元素和微量营养元素之间，约占植物体干重的千分之几。

钙、镁、硫等三种属于中量营养元素。

一般作物对微量元素的需要量很少，占作物干重的万分之几到百万分之几，甚至更少。

铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯等七种属于微量营养元素。

１在16种必需的营养元素中，碳、氢、氧占的比例很大，但可以从空气和水中获得。

其他12种必需元素多从土壤中获得（豆科作物可以通过根瘤菌固定空气中部分氮）。

因作物对土壤中的氮、磷、钾的需要量较高，因此，人们称氮、磷、钾为“肥料三要素”。

除上述16种营养元素是作物生活所必需的以外，还有钠（Na）、硅（Si）、钴（Co）等，它们对作物生长有刺激作用，但不是必需的。

称为有益元素。

2.必需矿质营养元素的主要生理功能是什么？（1）氮:氮是作物体内许多重要有机化合物的成分，对作物的生命活动有重大作用，在多方面直接或间接地影响着作物的代谢过程和生长发育。

氮是蛋白质和核酸的主要成分，蛋白质含氮素16%~18%，蛋白质和核酸又是植物细胞原生质组成中的基本物质，也是作物生命活动的基础。

生物地球化学中的氧同位素氧同位素是氧原子核内所含的中子数不同而导致的同种元素的不同形态。

氧同位素主要有三种，分别是氧-16、氧-17和氧-18，其中氧-16占自然界中绝大部分的氧元素，占99.76%，氧-17和氧-18占剩下的0.24%。

在生物地球化学中，氧同位素主要应用于研究水、大气和生物界的循环过程，具有很广泛的应用前景。

氧同位素的分布氧同位素存在于大气层、海洋和陆地水体中的水分子中，同时还存在于生物体内的骨骼、齿齒、组织和营养物中。

氧同位素的分布与地理环境、生物区系、气象和地质过程密切相关。

对于自然界中的水分子，它们的氧同位素比值在不同的水体中是有差异的。

比如，冰雪中氧-18比例较高，而热带和亚热带降雨中氧-18比例偏低。

这是由于水分子的蒸发和降雨过程受到气温、大气压力、风向风速等因素的影响而导致的。

生物界中的氧同位素也表现出某些可观测规律。

例如，在不同海域中的浮游植物或浮游动物体内氧同位素组成的比值存在一定的差异，这是由于生物体内水分子的氧同位素组成差异而导致的。

氧同位素的应用氧同位素在地质、大气、海洋和生命科学等领域中都有广泛的应用。

地质领域研究氧同位素比率可以揭示出不同地质时期的环境变化，也可以对化石植物、矿物、沉积物等进行年代和来源的判别。

例如，有关地球历史上海洋水温度变化的研究表明，温度升高时海水中氧-18的比例将增加，而温度降低时氧-18的比例将降低。

因此，通过样品中氧同位素比率的变化可以反映出相对海洋表层温度的变化。

大气领域氧同位素可以用来追踪和识别大气中气体的来源和去向。

例如，通过大气中O2分子和CO2分子氧同位素的比率，可以识别出植物的光合作用贡献情况。

通过观测化石气泡等物料中的氧同位素，也可以重建太古时代的大气气候和气体成分的变化。

海洋领域氧同位素在海洋领域中有着丰富的应用前景。

例如，研究海洋沉积物中氧同位素比率的变化可以揭示出水文循环的变化、冰期和间冰期之间海平面变化的状况。

主要内容：一、地球化学旋回与元素分布二、元素的共生组合三、元素的空间分布四、元素含量的概率分布第一节地球化学旋回与元素分布勘查地球化学主要是通过调查地球表层系统中化学元素的分布特征来研究它对人类产生的直接或间接利害关系。

因此，了解元素分布分配的基本规律是十分必要的。

元素分布、分配有两重含义：1、元素在地球各圈层的分布，特别是地壳表层各地质体间及各类岩石、矿物间的分布、分配；2、元素在各地质作用过程中的分布、分配。

前者是后者的结果，是勘查地球化学研究的主要内容。

此外，分布与分配也有差别。

如下图（图1-1）中金矿中金以硫化物及自然金的形式存在，反映了Au在矿石的具体分配形式，而矿石中金的品位则是反映其在矿石中的分布情况。

（图1－1）石英脉型金矿石（一）地球化学旋回元素演化是以元素的赋存介质的变迁实现的。

从图1-2、3中可看出，在地幔对流驱动板块动移并发生岩石循环过程中，地幔物质分异出的岩浆及地壳物质重熔形成的岩浆通过上升，结晶形成岩浆岩，经构造运动隆升至地表或近地表，进入表生环境，遭受风化、剥蚀，搬运到湖、海盆地沈积成岩。

沉积岩再经沉降或俯冲到地壳深处，发生变质或部分重熔而形成新的岩浆，完成一个大旋回。

在大旋回演化过程中，同时还存不同级次的次级旋回。

如沉积岩直接进入风化搬运，变质岩也可不遭受重熔而上升至地表遭受风化、剥蚀等。

图1-2地幔对流与板块运移示意图图1-3地球化学（岩石）旋回示意图图1-2、3中外生环境与内生环境的分界一般说来相当于潜水面，之下为还原环境，之上为氧化环境。

但在基岩中断裂发育区，地下水下渗较深，也会对潜水面之下的岩石产生氧化作用。

同时，我们还应当看到，地球化学旋回不是简单的机械重复，它始终伴随着物质形态的转变，化学成分的变化。

可见，地球化学旋回的方式可以重复，但其物质成分的演化趋势是不可逆的，从而引起了化学元素的分异和演化，这种分异和演化是有规律的。

（二）常量组分分布特征地壳的形成，地壳的物质成分与地幔，特别是上地幔最有成因联系，这是因为地壳物质起源点在地幔，地球化学旋回的最深点也在地幔。

食品中痕量元素分析技术又取得新进展对食品讨论来说，测定痕量元素是很重要的，讨论各个元素的毒理学性质和其养分性质，掌握食品或生产、包装过程中的元素污染，都需要广泛调查各种食品中微量元素的含量水平以及元素在食品中的存在形态。

在人们对食品中各种元素对人体健康影响的讨论中，痕量元素分析技术有了长足的进展，所使用的仪器主要是微波消解装置、原子汲取光谱仪（AAS）、电感耦合等离子体原子放射光谱仪（ICP-OES）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）等，本文结合食品中痕量元素分析的需求重点介绍这些技术自90年月至今的进展现状。

食品中痕量元素分析的样品处理在大多数食品分析中，样品预备时间经常超出分析时间的20倍，例如，生物材料的消解依据消解程序的不同，大约需要2~24h，而石墨炉AAS法测定每个元素只需3min，包括干燥、灰化、原子化和冷却。

假如进行多元素分析，需要更长的样品制备时间，但用ICP-OES和ICP-MS可以同样用大约3min的时间分析完样品。

为了进一步提高每天分析样品的数量，必需具备更快的样品制备速度。

虽然用V形槽雾化器、十字交叉雾化器等耐高盐雾化器以及电热蒸发（ETV）和激光烧蚀（LA）等进样装置可以实现食品的高盐或固体直接分析，但很难取得很好的定量结果。

目前最胜利的方法依旧是将食品完全消解为水溶液后进行分析。

它的主要优点是：低污染，保存挥发性元素，试剂用量少，消解快，样品量小。

微波消解装置解决了食品分析工作中溶样这一“瓶颈”问题，可以与AAS、ICP-OES和ICP-MS配套使用，可用来消解各种难于消解的有机和无机样品。

微波消解装置的主要技术指标是工作压力，用石英容器时最大承受压力为120bar，掌握压力为80bar，工作温度可以达到300℃，使用聚四氟乙烯容器时最大承受压力为120bar，掌握压力可以达到60bar，工作温度可以达到260℃。

可以同时处理16个样品，一般处理样品25min，冷却15min，40min左右即可完成一个样品处理周期。