稀土元素(Rare Earth Elements，REEs)的研究一 直受到人们的极大关注，因为它对农作物的生长与 发育状况、食品的营养价值、环境状况的评估以及 医学临床诊断等方面，为人们提供了不可缺少的重 要信息^[1]。关于稀土元素对作物生长的影响不少研究者已在小麦、棉花、油菜、花生、蕃茄，甘蔗等 作物上作了报道^{[2, 3, 4, 5]}。邝炎华等^[6]报道了REEs 处理 能提高甘蔗叶片游离氨基酸含量、提高叶片全氮和 氨态氮含量、降低硝态氮含量；刘汉德等^[7]、霍润 丰等^[8]、李继珠等^[9]的试验均发现REEs 能促进甘蔗 对氮素的吸收。因此，研究测定广东蔗区甘蔗样品 中的稀土元素具有重要的现实意义。

生物样品中稀土元素的量一般都很低，普通的 化学分析方法很难对其进行检测。电感耦合等离子 体质谱法(ICP-MS)是一种多元素分析技术，具有极 好的灵敏度和高效的样品分析能力。ICP-MS 仪器用 等离子体(ICP)作为离子源，质谱(MS)分析器检测产 生的离子，可以同时测量周期表中大多数元素，测 定分析物的质量浓度可低至ng/L 或pg/L 的水平。 干扰少、精度高、线性范围宽、简便、快捷，目前 广泛用于许多技术领域，是痕量元素测定的关键分 析技术之一^{[10, 11, 12, 13]}。

本文对不同产地、不同品种的11 种甘蔗用微波 消解处理，然后用ICP-MS 法测定了其中的16 种稀 土元素，并进行了方法学的验证。

7700X 电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent 公司），Multiwave 3000 微波快速制样系统（奥地利 Anton Paar 公司），Milli-Q 超纯水机（美国Millipore 公司）。

硝酸为优级纯(Merck)；双氧水为分析纯（广州 化学试剂厂）；标准储备液：10 μg/mL 稀土混合标准 溶液，含Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、 Td、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 元素（广州市产品 质量检验技术开发公司）；内标液：¹⁰³Rh、¹¹⁵In、¹⁸⁵Re 溶液，浓度分别为1000 μg/mL（国家钢铁材料测试 中心钢铁研究总院，用5%硝酸稀释为1 μg/mL 的混 合内标液）；调谐溶液：1 μg/L 的Li、Ce、Co、Tl、 Y 混合标准溶液(Agilent)；实验室用水均为超纯水。

共测定广东蔗区9 个甘蔗品种样品 1.2 样品制备

准确称取干燥、磨碎、混匀的甘蔗样品0.5 g， 精确到0.0001 g，置于酸煮洗净的聚四氟乙烯消解 罐中，加入5 mL 浓硝酸和2 mL 双氧水，按照表1 设定好的消解程序加热消解。消解完毕后，冷却至 室温，打开密闭消解罐，样品消解液转移至干净的 25 mL PET 塑料瓶，以少量超纯水洗涤消解罐与盖 子3～4 次，洗液合并至PET 瓶中，定容至25 mL， 混匀后用ICP-MS 法测定，同时测定空白样品。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 甘蔗样品微波消解程序

表1 甘蔗样品微波消解程序

分别用5％的硝酸将l6 种稀土元素标准贮备液 逐级稀释为0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、20.0 ng/mL 的l6 种稀土混合标准溶液系列，以5％硝酸作为空 白。在优化的实验条件下，采集空白及标准溶液系 列，仪器自动绘制标准曲线。

本实验室分别采用微波消解和干法灰化进行前 处理，并对实验数据进行了比较。虽然采用不同的 消解方法使样品溶液中的基体不同，但对于ICP-MS 的检测结果并无影响。在工作效率等方面微波消解 优于干法灰化，因此最终采用了微波消解，按表1 程序处理样品得到了满意的结果.

对ICP 功率、载气流量、采样深度、离子透镜 电位和测量参数等进行了最佳化选择：仪器的各项 参数为功率1550W、冷却气流量 15 L/min、辅助气 流量0.9 L/min、载气流量1.10 L/min、采样深度8.0 mm；分析模式为全定量；氧化物CeO⁺/Ce⁺<2%；双 电荷Ce²⁺/Ce⁺<3%；在线内标加入，以¹⁰³Rh、¹¹⁵In、 ¹⁸⁵Re 作为内标元素。

稀土元素单电荷离子(Re⁺)的强度最大，而氧化 物、氢氧化物离子的产率最低，稀土元素的灵敏度 高，检出限好，基本消除了基体效应和其它干扰， 使测定结果准确可靠。

检出限为试剂空白溶液11 次测量值标准差的3 倍(3σ)所对应的浓度。ICP-MS 法对稀土元素的灵敏 度极高，本方法中各稀土元素的方法检出限均达 μg/kg 级以下，如表2 所示。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 方法检出限（微波消解法）

表2 方法检出限（微波消解法）

为了验证方法的准确性和可靠性，在相同的实 验条件下对编号1626 甘蔗进行了加标回收实验，结 果见表3，从表3 结果可知，稀土元素回收率为 96.3%～106.4%。对甘蔗进行了精密度测试，各元素 测定的RSD(n=6) 在1.26%～17.5%。从以上结果可 知，用微波消解预处理ICP-MS 法对甘蔗样品中的 稀土元素进行测定是可行的。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 回收率测试

表3 回收率测试

按上述实验方法和仪器参数对广东不同蔗区的 2 个甘蔗样品进行了测试，结果见表4。对广东同一 蔗区的不同品种的甘蔗样品进行了测试，结果见表 5。从表4、表5 的结果可以看出，甘蔗中稀土元素 含量较高的为⁸⁹Y、¹³⁹La、¹⁴⁰Ce、¹⁴⁶Nd，其它的稀 土元素都在0.1 mg/kg 以下，甘蔗中的稀土元素含量 与地区和品种有一定的相关性，是否与土壤环境、 吸收等条件相关则需要进一步探讨。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 不同地区2 种甘蔗中16 种稀土元素测试结果 （单位：mg/kg）

表4 不同地区2 种甘蔗中16 种稀土元素测试结果 （单位：mg/kg）

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 同一地区不同甘蔗品种中16 种稀土元素测试结果 （单位：mg/kg）

表5 同一地区不同甘蔗品种中16 种稀土元素测试结果 （单位：mg/kg）

综上所述，本实验选择了微波消解和干法灰化 进行样品前处理，用ICP-MS 法作为分析手段，优 化了微波消解与ICP-MS 的条件，实现了对广东蔗 区甘蔗中16 种稀土元素的测定。甘蔗中稀土元素含 量较高的为⁸⁹Y、¹³⁹La、¹⁴⁰Ce、¹⁴⁶Nd，其它的稀土 元素都在0.1 mg/kg 以下，不同地区不同品种甘蔗间 有一定的差异性，是否与土壤环境、吸收等条件相 关需要进一步探讨。该方法具有快速准确、灵敏度 高、检出限低、线性范围宽等优点。通过加标回收 实验进行方法验证，结果令人满意。该方法适用于 作物样品中痕量稀土元素的测定。