太平洋富稀土深海沉积物标准物质研制.pdf
《太平洋富稀土深海沉积物标准物质研制.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《太平洋富稀土深海沉积物标准物质研制.pdf(11页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、深海稀土被认为是继多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物之后发现的第四种深海矿产资源,以富含中-重稀土元素为显著特征。中国目前深海沉积物标准物质数量较少,不成系列,而且现有海洋沉积物标准物质中稀土元素总量最高为 475.9g/g,远未达到富稀土深海沉积物中的稀土元素总量(1000g/g)。目前国内外尚未有富稀土深海沉积物成分分析标准物质,为满足深海稀土资源勘查需要,本文报道了国家一级标准物质太平洋富稀土深海沉积物(GBW07590)研制过程。该标准物质候选物实物样品采集自 4300m 东南太平洋海底,经过自然风干、粉碎、混匀和灭活加工制备后,对沉积物成分进行均匀性和稳定性检验,各成分统计结果显示样
2、品具有良好的均匀性和稳定性。国内外 11 家实验室采用多种分析方法对该标准物质的 62 种成分进行定值,确定各项成分的标准值和不确定度,稀土总量达到 2103g/g。该标准物质的研制进一步丰富了国内外深海沉积物标准物质品类,为科学研究、深海资源开发评价和地球化学分析测试等提供科技支撑。关键词:富稀土深海沉积物;标准物质;定值;不确定度要点:(1)选取具有代表性的太平洋海域三个站位的表层沉积物作为候选物,采用流化床式气流粉碎,保证了标准物质候选物的粒度符合国家规范要求。(2)对富稀土深海沉积物中主量、次量及痕量成分共 62 个成分含量进行定值,基本涵盖了海洋沉积物化学成分分析所需的测试项目,其中
3、总稀土含量高达 2103g/g,可为高稀土含量的样品测试提供标准依据。(3)不确定度由均匀性、短期稳定性、长期稳定性、定值 A 类不确定度和定值 B 类不确定度各分量合成。中图分类号:P618.7;O213.1文献标识码:A稀土元素矿物具有不同的晶体结构,导致其具有独特的化学、物理、磁性和发光特性1。众所周知,稀土元素在充电电池、荧光材料、太阳能电池板等现代高技术领域扮演着重要的角色,同时也广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域,对国民经济、国家安全和科技发展具有重要的战略意义,被誉为“工业维生素”和“工业味精”2,是保障全球经济可持续发展和社会进步的关键性矿产
4、资源。目前全球使用的稀土资源全部来自于陆地矿床,且主要由一批大型、超大型稀土矿床供应3。陆地稀土矿山大多以轻稀土为主,中-重稀土相对稀缺4,富稀土深海沉积物则富集收稿日期:20230313;修回日期:20230621;接受日期:20230807基金项目:国际海域资源调查与开发“十三五”规划之深海稀土资源勘查项目“深海富稀土沉积物地球化学标样研制”(DY135-R2-1-03);自然资源部第一海洋研究所基本科研业务费项目“深海富稀土标样研制”(2019Q02)第一作者:朱爱美,博士,高级工程师,从事沉积物地球化学研究和标准物质研制工作。E-mail:。通信作者:石学法,博士,研究员,从事海洋沉积
5、和海底成矿作用研究。E-mail:。2024年1月岩矿测试Vol.43,No.1January2024ROCKANDMINERALANALYSIS189199189中-重稀土。据估算,仅太平洋深海沉积物中稀土资源量是陆地稀土储量的 8001000 倍5-7,为稀土产业的发展提供了新机遇8,具有重大的经济价值和开发前景。标准物质是计量体系的重要组成部分,是开展量值传递溯源的重要载体,也是国家重点战略资源,发挥着“测量砝码”的重要作用,广泛应用于测量评价、质量控制、量值溯源等方面。近年来,地质领域的标准物质研制报道9-13日益增多,但是海底资源标准物质供给和研制方面存在明显不足14-18,特别是对
6、于富稀土深海沉积物标准物质供给和研制还是空白。据杨丹等19报道,中国目前已经研制了 11种海洋沉积物成分分析标准物质,但深海沉积物标准物质仅有3 个(GBW07313、GBW07315、GBW07316),均为二十世纪八九十年代研制,而且当前余量不多,基本消耗殆尽,已经无法满足目前海洋地质调查工作的需求。另一方面,对海洋沉积物标准物质的特性量值进行统计发现,GBW07313 中稀土元素含量最高为 475.9g/g,远低于深海富稀土沉积物中稀土含量(1000g/g),这必然会引起分析测试结果的不确定性。为满足当前深海稀土资源调查研究,掌握海底稀土矿产资源潜力以及海洋沉积物实验测试分析质量保证的需
7、要,本文研制了太平洋深海富稀土沉积物成分分析标准物质(GBW07590),候选物采自东南太平洋,由 3 个样品混合制备而成。为避免使用其他碎样设备而带来的金属或非金属杂质的污染,研制时利用气流磨粉碎样品。按照国家计量技术规范地质分析标准物质的研制(JJF16462017),邀请国内外 11 家有定值经验的实验室对 62 种成分采用多种测试方法协同定值,对原始数据进行统计处理,最终确定标准值及不确定度。1候选物的采集与制备1.1样品采集本次标准物质候选物依托深海稀土勘查项目,在东南太平洋海域利用箱式取样器采集,采样站位信息见表 1。采集的样品用双层洁净的塑料袋系口包装,并记录样品的采集位置、性质
8、等信息,确保样品采集标识清晰。1.2样品制备标准物质侯选物在加工制备前,先将采集到的深海富稀土沉积物候选物静置若干天后,于洁净处去除游离态海水,平铺在干净的塑料布上置于清洁通风处晾干。在此过程中,用木质工具翻动样品,剔除碎屑杂物后充分混合。将沉积物置于样品盘中,放入烘箱中 80 烘 48h。采用流化床式气流粉碎机经过冷却处理的高压气流粉碎,气流粉碎的最大优点是无污染,矿物颗粒在高速气流产生的巨大动能作用下被加速,相互碰撞,从而达到粉碎目的20。这种破碎方法在海洋沉积物标准物质制备已多次被采用14,16,21-22。通过激光粒度仪检测验证,99.9%的样品都能达到小于 74m。候选物最终分装成5
9、0g/瓶最小包装,共计 1200 瓶。2候选物均匀性与稳定性检验2.1均匀性检验根据国家计量技术规范地质分析标准物质的研制(JJF16462017)要求,因最终分装单元大于1000 瓶,从最小包装单元中随机抽取 33 瓶样品,每瓶取双份,每份样品重复测试 2 次。选择电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)以及原子荧光光谱法(AFS),对标准物质候选物中 56 项成分进行测试分析,包括 SiO2、Al2O3、TFe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、TiO2、MnO、P2O5、As、Ba、Be、Bi、Cd、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、Dy、E
10、r、Eu、Ga、Gd、Hf、Hg、Ho、La、Li、Lu、Mo、Nb、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sm、Sr、Ta、Tb、Th、Tl、Tm、U、V、W、Y、Yb、Zn 和 Zr。均匀性评估采用单因素方差分析法,检验结果见表 2。所有样品方差检验的 F 值均小于临界值 F0.05(32,33)=1.76,表明样品的均匀性良好,符合国家一级标准物质的研表1太平洋富稀土沉积物标准物质候选物采样站位信息Table1Informationofcandidatesforreferencematerialsofrareearth-enrichedsedimentsinthePacif
11、icOcean.站位号所属海域现场描述水深(m)样品质量(kg)46IV-ESPB-S027BC04东南太平洋褐色至深褐色深海黏土43677546IV-ESPB-S028BC05东南太平洋深褐色深海黏土43138046IV-ESPB-S029BC06东南太平洋深褐色深海黏土430385第1期岩矿测试http:/2024年190ubb制要求。同时根据国家计量技术规范标准物质定值的通用原则及统计学原理(JJF13432012),计算各成分均匀性引入的不确定度分量()。2.2稳定性检验在均匀性检验合格后,对标准物质开展稳定性检验。稳定性检验包括模拟极端温度和颠震运输下的短期稳定性与标准物质保存的长期
12、稳定性。2.2.1颠震稳定性为了检验标准物质样品是否受运输影响,对标准物质模拟了颠震试验,从最小包装单元样品中取出 5 瓶,放入振荡器中,模拟运输颠震 48h。随后每瓶分不同深度取 2 个样品,共 10 个样品。采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定轻元素(Li、Be),中元素(La、Pr)和重元素(Pb、U)。采用 t 检验法,获得 T 值均小于 t(0.05,n-1)=2.26,由颠震稳定性产生的不确定度此次忽略,不参与总不确定度的合成。颠震稳定性结果见表 3,表明样品中的轻、重元素含量不受颠震影响,比较稳定。T 值计算公式如下:T=xus/n2.2.2短期稳定性对两种温度(低、高
13、)分别进行了稳定性实验,以保证标准物质在各种极端温度下都能保证稳定。实验时分别放置6 瓶样品至25(冰箱冷冻室)和60(烘箱),每隔 1 周、2 周和 4 周后取出样品,共测定36 项指标,利用重量法测定 SiO2;电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定 Al2O3、CaO;原子荧光光谱法(AFS)测定 As;电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定 Be、Cd、Ce、Co、Cs、Dy、Er、Eu、Ga、Gd、Ho、La、Li、Lu、Mo、Nb、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、Sc、Sm、Ta、Tb、Th、Tl、Tm、U、W、Y、Yb。按照国家计量技术规范标准物质定值的通用原则及统计
14、学原理(JJF13432012)检验标准物质短期稳定性,利用趋势分析法对全部检测数据直线拟合 Y=b0+b1X,斜率|b1|t0.05s(b1)。结果表明斜率不显著,未观测到不稳定性,样品短期稳定性良好。表2太平洋富稀土沉积物标准物质候选物均匀性检验结果Table2Homogeneitytestresultsofcandidatesforreferencematerialsofrareearth-enrichedsedimentsinthePacificOcean.测试参数SiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2OTFe2O3MnOP2O5TiO2AsBa平均值(X)28.038.988.2
15、92.212.284.4119.974.622.920.67174.182416RSD(%)0.670.490.390.770.460.870.441.181.351.011.270.78F实测值1.241.061.361.311.051.091.001.051.001.071.401.68ubb0.0620.0080.0130.0060.0020.0080.0310.0090.0010.0010.9009.452测试参数BeBiCdCeCoCrCsCuDyErEuGa平均值(X)2.071.230.7813129221.81.44100893.561.819.411.6RSD(%)3.642
16、.172.021.121.212.91.030.790.950.690.961.79F实测值1.211.341.031.561.601.321.471.191.281.151.621.06ubb0.0230.0100.0020.6871.7050.2340.0072.3390.3130.1130.0910.035测试参数GdHfHgHoLaLiLuMoNbNdNiPb平均值(X)83.86.570.0121.834917.08.8388.725.034185689.9RSD(%)0.951.24.750.851.331.240.831.071.341.190.640.9F实测值1.131.36
17、1.011.041.191.141.681.621.501.451.461.22ubb0.1970.0310.0000.0251.3610.0530.0370.4630.1501.7362.3960.253测试参数PrRbSSbScSeSmSrTaTbThT1平均值(X)74.735.0254311.632.20.1772.55630.9014.36.264.88RSD(%)1.151.440.773.221.325.640.970.631.191.041.121.45F实测值1.101.101.311.521.371.241.471.141.241.021.131.30ubb0.1850.1
18、127.1490.1710.1680.0030.3070.9280.0040.0150.0180.025测试参数TmUVWYYbZnZr平均值(X)8.713.6934710.874354.5289295RSD(%)0.90.861.050.980.650.8810.62F实测值1.061.401.031.291.081.631.271.25ubb0.0130.0130.4760.0380.9700.2350.9980.607注:SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TFe2O3、MnO、P2O5、TiO2的质量分数为 102;As、Ba、Be、Bi、Cd、Ce、Co、Cr、
19、Cs、Cu、Dy、Er、Eu、Ga、Gd、Hf、Hg、Ho、La、Li、Lu、Mo、Nb、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sm、Sr、Ta、Tb、Th、Tl、Tm、U、V、W、Y、Yb、Zn、Zr的质量分数为 106。第1期朱爱美,等:太平洋富稀土深海沉积物标准物质研制第43卷191us11us12计算各成分短期稳定性引入的不确定度分量(和)。低温和高温短期稳定性检验结果见表 4。2.2.3长期稳定性依据 JJF1646-2017 的要求,按照先密后疏的原则,从标准物质均匀性检验合格后的当月、3 个月、6 个月、12 个月、18 个月共 5 个时间点进行长期稳定性检验,每个
20、时间点进行重复 3 次测定。检验成分为 SiO2、Al2O3、TFe2O3、K2O、CaO、Na2O、MgO、MnO、P2O5、TiO2、As、Ba、Be、Bi、Cd、Ce、Co、Cr、Cs、Cu、Dy、Er、Eu、Ga、Gd、Hf、Hg、Ho、La、Li、Lu、Mo、Nb、Nd、Ni、Pb、Pr、Rb、S、Sb、Sc、Se、表3太平洋富稀土沉积物标准物质候选物颠震稳定性检验结果Table3Jolt stability test results of candidates for referencematerials of rare earth-enriched sediments in th
21、ePacificOcean.测试参数LiBeLaPrPbU平均值(X)16.82.1134274.588.73.70s0.160.097.341.171.170.02RSD(%)0.934.482.151.581.320.66认定值16.72.0933874.887.93.68T2.090.701.730.812.092.13注:Li、Be、La、Pr、Pb、U 的质量分数为 106。表4太平洋富稀土沉积物标准物质候选物25 和 60 短期稳定性检验结果Table4Short-termstabilitytestresultsofcandidatesforreferencematerialsof
22、rareearth-enrichedsedimentsinthePacificOceanat25and60.25(冰箱冷冻室)测试参数SiO2Al2O3CaOAsBeCdCeCoCsDyErEu平均值(X)27.988.878.361762.120.7611342931.4592.861.519.4b10.00410.00040.00020.05360.00040.00010.01790.05360.00020.01790.00360.0018b1t0.05s()0.00490.00070.00160.09400.00200.00050.11520.11520.00050.03500.0066
23、0.0054us110.0320.0040.0110.6120.0130.0030.7500.7500.0040.2280.0430.035测试参数GaGdHoLaLiLuMoNbNdNiPbPr平均值(X)11.786.321.534517.18.7687.824.934485190.075.9b10.00250.00180.00180.03570.00180.00020.00540.02140.03570.17860.04110.0089b1t0.05s()0.01190.02210.01800.13300.00940.00240.05440.01540.12730.27420.07380
24、.0388us110.0780.1440.1170.8660.0610.0150.3540.1000.8291.7850.4800.252测试参数RbScSmTaTbThTlTmUWYYb平均值(X)36.532.672.70.8814.36.194.788.703.6811.174854.5b10.00710.00710.01070.00020.00540.00020.00040.00040.00050.00180.08930.0036b1t0.05s()0.01270.01990.01270.00050.00940.00240.00130.00070.00310.00380.31190.0
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 太平洋 稀土 深海 沉积物 标准 物质 研制
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。