Звонцов И.В., Арефьева Н.А., Утина Е.Д., Буянтуев М.Д., Хубанов В.Б.

Геологический институт СО РАН, Улан-Удэ, igorzet72@mail.ru

ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ПРИРОДНЫХ

ОБЪЕКТОВ МЕТОДОМ

ВЫСОКОРАЗРЕШАЮЩЕЙ МАСС-

СПЕКТРОМЕТРИИ С ИНДУКТИВНО-

СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ

2

Преимущества метода ИСП МС в элементном анализе

3

Определение практически всех элементов таблицы Менделеева, исключая инертные газы, C, N, O, F

Одновременный анализ до 70 химических элементов в пробе

Высокая чувствительность

1 ppb ~ 1 000 000 имп/сек при уровне фона 0.2 имп/сек

Широкий линейный диапазон измеряемых концентраций

от ppq до ppm

Преимущества метода ИСП МС в элементном анализе

4

Методики химической подготовки пробы и микроэлементного анализа, реализованные

в Геологическом институте СО РАН ХИМИЧЕСКАЯ ПРОБОПОДГОТОВКА

МЕТОД ОТКРЫТОГО КИСЛОТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ПРОБ

МЕТОД МИКРОВОЛНОВОГО КИСЛОТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ

ПРОБ

ЭЛ

ЕМ

ЕН

ТН

ЫЙ

А

НА

ЛИ

ЗГОРНЫЕ ПОРОДЫ

ПОВЕРХНОСТНАЯ, ПОДЗЕМНАЯ, ТЕХНОГЕННАЯ ВОДА

ТКАНИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ *

ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ *

ВОЗДУШНЫЕ АЭРОЗОЛИ * * на стадии реализации

5

Speedwave MWS 3+ Berghoff

LOIP LH-302

T макс=230 оС;• DAP-30, навеска до 300 мг, P макс =80 бар, 12

проб;• DAP-60, навеска до 500 мг, P макс =40 бар, 12

проб ;• DAК-100, навеска до 1000 мг, P макс =100 бар;

до 8 пробМинерализация в несколько этапов, с программированием температурного режима .

Химическая подготовка пробы к измерению

6

SHINKO HTR-220 CE0.01 – 200 г., дискретность 0.0001 г.

High-Purity ICP MS Standards

Maxima система очистки воды

дистилляция бидистилляция деионизация

Системы очистки кислот

SubPUR MilestoneBSB-939-IR

Химическая подготовка пробы к измерению

7

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВЫСОКОРАЗРЕШАЮЩЕГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА С

ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ Thermo Fisher Scientific Element XR

R – разрешение, R = Dm / m;

• Измерение в режимах низкого, среднего и высокого разрешения;

• Двойная фокусировка (снижение дисперсии ионов по энергиям).

8

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ВЫСОКОРАЗРЕШАЮЩЕГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА С

ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ Thermo Fisher Scientific Element XR

Непосредственное измерение аналитического сигнала без использования аппарата математической коррекции интерференции

63Cu+ в морской воде

Низкое разрешение

R=300

Среднее разрешение

R=4000

9

МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ СОСТАВАМИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

• BHVO-2 , БАЗАЛЬТ;• JB-2 , БАЗАЛЬТ;• JG-2, ГРАНИТ;• JR-1, РИОЛИТ

Стандарты природных образцов, используемые в ГИН СО РАН, для контроля качества анализа.

СТАНДАРТЫ МАГМАТИЧЕСКИМ ПОРОД• СТ-1А ,ТРАПП• СТ-2А, ТРАПП• СГД-1А, ГАБРО ЭССЕСИТОВОЕ• СГД-2А, ГАБРО ЭССЕСИТОВОЕ• СКД-1, КВАРЦЕВЫЙ ДИОРИТ• ССв-1, СВЯТОНОСИТ• СГ-3, ЩЕЛОЧНОЙ АГПАИТОВЫЙ ГРАНИТ

СТАНДАРТЫ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД• ССЛ-1, МЕТАМОРФИЧЕСКИЙ СЛАНЕЦ• СИ-2, ДОЛОМИТИЗИРОВАННЫЙ ИЗВЕСТНЯК• СЧС-1, ЧЕРНЫЙ СЛАНЕЦ• СЛг-1, ЧЕРНЫЙ СЛАНЕЦ• ГБПг-1, ГРАНАТ-БИОТИТОВЫЙ ПЛАГИОГНЕЙС

СТАНДАРТЫ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД• БИЛ-1, БАЙКАЛЬСКИЙ ИЛ• БИЛ-2, ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ оз.БАЙКАЛ• СГХ-3, ИЛ ТЕРРИГЕНОВЫЙ ФОНОВЫЙ

СТАНДАРТЫ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕЙ РУДЫ• СЗР-3, ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩАЯ РУДА• СЗР-4, ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩАЯ РУДА

СТАНДАРТЫ БИОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ• ЛБ-1, ЛИСТ БЕРЕЗЫ• Тр-1, ТРАВОСМЕСЬ• ЭК-1, ЭЛОДЕЯ КАНАДКАЯ• Бок-2, МЫШЕЧНАЯ ТКАНЬ БАЙКАЛЬСКОГО ОКУНЯ

10

Li Be Sc V Cr Co Ni Cu Zn Ga Rb Sr Y Zr Nb Mo Cd Sn Sb Cs Ba La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Tl Pb Th U

Rb Cs Li Sc Y Nb Cd Sb Ta La Pr Sm Gd Dy Er Yb Tl Th V Co Cu

кат SKD-112.11.2012 SKD-121.11.2012 SKD-121.11.2012 SKD-1-povt

Rb Sr Cs Ba Li Be Sc Ga Y Zr NbMoCd Sn Sb Hf Ta W La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Tl Pb Th U V Cr Co Ni Cu Zn

кат SG-3-112.11.2012 SG-3-121.11.2012 SG-3-121.11.2012 SG-3-2

Сравнение аттестованных и измеренных значений концентраций в стандартных природных образцах

BHVO-2, SKD-1, SG-3.

Basalt, Hawaiian Volcanic Observatory, BHVO-2

аттест. значениеизмеренное

кварцевый диорит, СКД-1

щелочной агпаитовый гранит, SG-3

аттест. значениеизмеренное

аттест. значениеизмеренное

11Rb Sr Cs Ba Li Be Sc Ga Y Zr Nb Mo Cd Sn Sb Hf Ta W La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Tl Pb Th U V Cr Co Ni Cu Zn

Rb Sr Cs Ba Li Be Sc Ga Y Zr Nb Mo Cd Sn Sb Hf Ta W La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Tl Pb Th U V Cr Co Ni Cu Zn

Сравнение аттестованных и измеренных значений концентраций в стандартных природных образцах

ЕК-1, TR-1.

Элодея канадская, ЕК-1

аттест. значениеизмеренное

Травосмесь, ТР-1 аттест. значениеизмеренное

12Rb Sr Cs Ba Li Be Sc Ga Y Zr Nb Mo Cd Sn Sb Hf Ta W La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Tl Pb Th U V Cr Co Ni Cu Zn

Rb Sr Cs Ba Li Be Sc Ga Y Zr Nb Mo Cd Sn Sb Hf Ta W La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Tl Pb Th U V Cr Co Ni Cu Zn

Сравнение аттестованных и измеренных значений концентраций в стандартных природных образцах

BOK-2, LB-1.

Байкальский окунь, БОК-2

аттест. значениеизмеренное

Лист березы, LB-1 аттест. значениеизмеренное

13

Контроль точности анализа, по величине расхождения измеренных и истинных значений концентраций в стандарте питьевой воды CRM-TMDW,

High-Purity Standards, ppb (мкг/дм3)

дата Li V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Rb Sr As Mo Cd Ba Tl Pb Bi U 07.фев.13 0,018 0,002 0,072 0,002 0,051 0,281 1,066 0,015 0,062 0,001 0,012 0,018 0,069 0,000 0,053 0,001 0,00112.мар.13 0,009 0,002 0,025 0,001 0,187 0,121 0,282 0,021 0,098 0,023 0,00022.май.13 0,010 0,000 0,002 0,002 0,339 0,000 0,008 0,029 0,013 0,002 0,033 0,005 0,001 0,006 0,052 0,000 0,007 0,000 0,000 09.июл.13 0,004 0,008 0,057 0,838 0,001 0,151 0,098 0,251 0,031 0,033 0,013 0,013 1,091 0,000 0,033 0,00212.июл.13 0,030 0,002 0,013 0,079 0,714 0,002 0,231 0,127 0,554 0,038 0,037 0,036 0,020 0,019 1,192 0,000 0,037 0,003 0,004

Li V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Rb Sr As Mo Cd Ba Tl Pb Bi UCRM1* 20.44 31.85 19.97 41.60 100.71 25.48 58.39 20.22 75.12 10.28 262.81 91.50 109.43 11.44 62.58 10.12 40.70 9.96 10.22CRM2* 20.19 30.48 19.39 39.98 96.98 24.31 56.33 19.37 72.58 9.95 254.43 90.13 108.73 11.51 62.48 10.48 41.31 9.91 10.25

ист. конц. 20.00 30.00 20.00 40.00 100.00 25.00 60.00 20.00 70.00 10.00 250.00 80.00 100.00 10.00 50.00 10.00 40.00 10.00 10.00 расхожд.,% 1.6 3.9 1.6 2.0 1.2 0.4 4.4 1.0 5.5 1.2 3.4 13.5 9.1 14.8 25.1 3.0 2.5 0.6 2.3

Состав «бланков» – водных 3% растворов HNO3, измеренных в разные дни, ppb (мкг/дм3)

* данные в начале и конце съемки

14

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДА

= АНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ОБОРУДОВАНИЯ

+ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОБОПОДГОТОВКИ

+ХИМИЧЕСКАЯ «ЧИСТОТА» помещения, реактивов,

посуды

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!