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重金屬污染光譜儀使用技術規范與操作細節
一、前期準備與設備檢查
1. 環境條件確認
- 溫度控制：實驗室溫度需維持在20-25℃(±2℃)，濕度≤60%，避免光學元件結露或熱漂移。
- 避震要求：儀器需放置在減震臺上，遠離大型機械、離心機等振動源，確保基線穩定性。
- 氣體供應：檢查氬氣(ICP-OES)或氦氣(XRF)壓力(通常0.6-0.8 MPa)，連接管路無泄漏，使用前吹掃5分鐘排除空氣。
2. 設備自檢流程
- 光學系統校準：開啟主機后執行波長校正(如汞燈校準)，檢查衍射光柵與檢測器同步性，確保波長偏差<0.1 nm。
- 氣體流量驗證：ICP炬管冷卻氣(10-15 L/min)、輔助氣(0.5-1 L/min)、載氣(0.5-1 L/min)需分級調節，觀察等離子體形態是否呈“蘑菇云”狀。
- 探測器預熱：CCD或PMT探測器需預熱30分鐘，降低暗電流噪聲，確保信噪比>100:1。
二、樣品預處理與標準化
1. 固體樣品處理
- 研磨均質化：土壤、沉積物等樣品需過100目尼龍篩，取0.2g置于消解罐，加入HNO?:HCl:HBF?=4:1:1混合酸5 mL，微波消解程序(180℃保溫20分鐘)。
- 液體澄清度：消解后定容至50 mL，離心(4000 rpm×10 min)去除顆粒物，上清液經0.45 μm濾膜過濾。
2. 液體樣品處理
- 酸化保存：水樣采集后立即加入優級純HNO?至pH<2，4℃冷藏運輸，24小時內完成測試。
- 基質匹配：制備空白溶液(2% HNO?)、標準系列(0.1-50 mg/L梯度)與樣品矩陣一致，減少基體效應干擾。
三、儀器參數優化與校準
1. 特征譜線選擇
- 元素通道配置：根據目標重金屬(如Cd 228.8 nm、Pb 220.4 nm)選擇無干擾譜線，避開Fe 238.2 nm等易重疊峰。
- 內標法應用：添加Y(894.3 nm)或Rh(347.5 nm)作為內標元素，補償信號漂移，內標響應值偏差需<5%。
2. 校準曲線建立
- 多點標準法：至少6個濃度點(含空白)，R²≥0.999，高濃度點需加入抗干擾劑(如10 g/L KSCN抑制Fe干擾Cd)。
- 質控樣驗證：每10個樣品插入1個國家標準物質(如GBW07305土壤成分分析標準物質)，回收率控制在85-115%。
四、測試流程與數據采集
1. 進樣系統操作
- 蠕動泵流速：設定為1.0-1.5 mL/min，避免氣泡引入導致信號波動，間歇沖洗管路(5% HNO?+去離子水交替)。
- 霧化器維護：同心霧化器需每月檢查毛細管堵塞情況，提升量控制在0.5-1.0 mL/min，否則需超聲清洗。
2. 信號采集規范
- 積分時間設置：峰值強度積分時間設為1-2秒，背景校正點選在±0.1 nm處，連續測量3次取均值。
- 異常值剔除：若單次測量值偏離均值±20%，需重新進樣，并檢查炬管位置是否偏移。
五、數據處理與結果分析
1. 光譜干擾校正
- 光譜重疊修正：利用軟件扣除Fe 228.7 nm對Cr 228.9 nm的干擾，采用經驗系數法或最小二乘法擬合校正。
- 背景扣除：動態扣背景(DBC)模式下，選取譜峰兩側對稱點作為背景區，扣除值占比應<10%。
2. 定量分析方法
- 外標法定量：適用于低復雜度樣品，直接調用校準曲線計算濃度，檢出限(LOD)需達μg/L級。
- 標準加入法：復雜基質采用增量法(0.1-1.0倍樣品濃度梯度)，消除基體增強/抑制效應，相對誤差<5%。
六、維護與故障排查
1. 日常維護項目
- 炬管檢查：每周檢查ICP炬管中心管磨損情況(正常壽命約200小時)，出現熔融變形需更換。
- 透鏡清潔：XRF儀器每日用無塵紙擦拭鈹窗，避免粉塵沉積導致X射線衰減>10%。
- 廢液處理：收集消解廢液于專用容器，中和至pH 6-9后委托資質單位處置，嚴禁直排下水道。
2. 典型故障處理
- 靈敏度下降：檢查霧化室積水、炬管積碳或檢測器老化，依次進行超聲清洗、炬箱除塵或更換PMT。
- 基線漂移：排查氬氣純度(需99.999%以上)、冷卻水溫(18-22℃)及電源穩定性(電壓波動<5%)。
七、安全與質量控制
- 輻射防護：XRF儀器操作時佩戴鉛圍裙，機房門設聯鎖裝置，工作區劃定警戒線。
- 質控體系：每批次樣品包含平行樣(n=10%)、空白樣及加標回收樣，數據審核需三級簽字確認。
- 記錄存檔：完整記錄儀器參數(氣體流量、增益值等)、樣品批號、校準曲線方程，電子數據保存≥10年。
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