如何进行快速水分析以测定痕量元素

为了设计出一种用ICP-OES方法来识别水、废水和固体废物中约30种不同的金属和微量元素的方法，美国环保署推出了200.7方法。¹

方法200.7成立于1994年，已在美国各地的环境实验室进行常规测试。

随着工业的不断扩张，污染和废物不断产生，导致样品数量不断增加，这就需要采用200.7方法进行分析。

为了满足日益增长的需求，PerkinElmer的Avio.^®560 Max完全同时icp - oes包括一个集成的高通量系统(HTS)，用于高速样品到样品时间。

HTS是一种阀门和回路系统，通过利用真空快速填充和清洗样品回路，大大减少了样品到达雾化器所需的时间和分析后的洗脱时间。

本文概述了利用Avio 560 Max ICP-OES方法200.7分析废水的方法，并在前人工作的基础上进行了改进。²

实验

样品及样品制备

我们用四种独立的废水标准物质进行了方法学的开发和评价:欧洲杯足球竞彩

• 废水器C，D和H（高纯度标准™，查尔斯顿，南卡罗来纳州，美国）
• wastwatr™，痕量金属(ERA, Golden, Colorado, USA)

这些标准是按照认证说明浓缩和稀释提供的。按照方法200.7制备样品:用2 mL 1:1 HNO酸化50 mL_3.1 mL 1:1 HCl，放置于热块中，加热至≈85℃。

用≈20mL最终体积取出溶液，用于冷却冷却，并使用稀释至50ml的去离子水进行分析。

所有测量都与外部校准曲线相反，其中表1中的2% HNO浓度_3.(v/v)为准备工作设定标准。

表1。校准标准。来源:PerkinElmer公司。

元素	标准1 （mg / l）	标准2 （mg / l）
Ag, Al, As, B, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, P, Pb, Sb, Se, Si, Sn, Sr, Ti, Tl, V, Zn	0．5	1
na，mg，k，ca	10.5	21

在2%的HNO中制备_3.(v/v)，内标物(钇，Y)通过高温超导阀的一个端口加入到样品流中。对所有测量进行元素间校正(iec)。

如方法200.7所述，IEC溶液在适当浓度下运行，除非超出线性范围。在这些情况下，IEC溶液的浓度被修改到线性范围内。

仪器条件

所有分析都在Avio 560 Max ICP光学发射光谱仪(OES)上进行，利用高通量系统(HTS)。^3.用于通过S23自动取样器引入样品。

表2显示了仪器的参数和条件，表3显示了分析波长、分析物和等离子体视图模式。

表2。Avio 560 Max ICP-OES, HTS仪器参数。来源:PerkinElmer公司。

参数进行/组件	价值/描述
样品摄取管道	黑色/黑色(0.76 mm id) PVC
内部标准管	绿色/橙色(0.38 mm id)， PVC
排水管道	灰色/灰色(1.30 mm id)， Santoprene
喷雾器	梅哈德斯坦®K1
喷淋室	困惑玻璃气旋
航空公司	2% HNO3.（v / v）
运营商流量	0.8毫升/分钟
样品环体积	1毫升
注射器	2.0 mm id
喷雾器气体流量	0.70升/分钟
辅助气体流量	0.2升/分钟
等离子气流量	8 L / min
火炬深度	－3
集成	汽车
阅读时间范围	0.5-5秒
循环充填时间	4秒
循环冲洗时间	3秒
复制	2

表3。分析物，波长和等离子体视图模式。来源:PerkinElmer公司。

元素	波长(nm)	等离子体视图模式
AG	328.068	轴向
AL.	308.215	径向
作为	188.979	轴向
B.	249.677	轴向
BA.	493.408	径向
是	313.107	径向
加利福尼亚州	315.887.	径向
光盘	214.440	轴向
ce	413.764	轴向
CO.	228.616	轴向
CR.	267.716	轴向
铜	324.752	轴向
菲	238.204	径向
K.	766.490	径向
李	670.784	径向
毫克	285.213	径向
锰	257.610	轴向
莫	203.845.	轴向
Na	589.592	径向
倪	231.604	轴向
P.	178.221	轴向
Pb	220.353	轴向
某人	206.836	轴向
Se	196.026	轴向
如果	251.611	径向
Sn	189.927	轴向
老	421.552.	径向
“透明国际”	334.940	轴向
Tl	190.801	轴向
V.	292.402	轴向
锌	206.200	轴向
Y(内部标准)	371.029	轴向和径向

采用常规的样品引入成分和条件，包括完全氩气流量为9 L/min。虽然方法200.7断言需要四个复制，但典型的实现是使用两个或三个复制来提高样本吞吐量。

为了确保这更相关，并适用于商业实验室，所有的测量都使用了两个重复。所有分析都使用自动集成，读取时间范围为0.5-5秒，这为高水平分析物提供了快速分析，同时也允许低水平分析物的精确测量。

为了简化分析，实现了自动背景校正。在这些条件下，采样到采样的时间在60秒左右。

为了获得最佳性能，使用具有可变读取时间的自动集成，从而导致样品到样品时间随着样品中的分析物浓度而变化：对于更高的浓度，样品到样品时间将在60秒以下;对于浓度较低的样品，样品至采样时间可超过60秒。

为了满足传统的操作程序，三次或四次重复也可以用最小的样品到样品的时间增益。

结果与讨论

为确保符合方法200.7，质量控制(QC)，必须满足样品处理和制备以及仪器分析的适当标准。

以下标准具体涉及仪器分析，并将被评估以建立Avio 560 Max系统的有效性:仪器性能检查(ipc)，线性动态范围，光谱干扰检查(SICs)，方法检测限(mdl)，稳定性和准确性。

使用智能软件促进数据分析

用于ICP软件的Syngistix(版本5.1或更高)集成了许多智能功能，以支持数据分析和解释，包括智能方法、智能工作流、智能数据和智能监控。

虽然所有这些在接收到方法200.7的数据时使用，但这里只会概述少量的功能。

获得固体数据的一个最关键的方面是回顾和满足校准曲线良好的线性。这可以通过使用Data Viewer轻松完成，如图1所示。

图1。在数据查看器中显示校准信息。图片信用：PerkinElmer，Inc。

当使用数据查看器获取数据时，会出现校准曲线的缩略图，给用户一个简要的概述。对于更深入的分析，当点击缩略图时，校准曲线的细节就会具体化。

这显示了相关方程，系数，输入浓度，修正强度和计算浓度的每个标准，以及每个标准的残差。

如果需要修改校准曲线(例如，如果标准超出了范围)，Edit calibration窗口将显示相同的信息(图2)，从而可以编辑校准信息。

图2。在“编辑校准”窗口中显示详细的校准信息。图片信用：PerkinElmer，Inc。

当运行长期稳定时，监测内部标准的稳定性也至关重要。

由于在Data Viewer中自动实时显示的内部标准响应的标准化(标准化到校准空白)，用户能够监控活动运行的实时性能(图3)。

图3。数据查看器中的内部标准图。图片信用：PerkinElmer，Inc。

初始QC：初始性能检查和质量控制样品

为了证实校准曲线的质量，必须在校准后直接分析初始性能检查（IPC）。IPC必须是与批准标准相当于校准标准的单独标准。

此外，有必要将质量控制样品(QCS)制作成与IPC相同的浓度，但来自第二来源标准，以验证用于校准标准的库存溶液的浓度。

在IPC和QCS的真实值的5%范围内恢复，以便继续进行分析。

在这一评估中，除矿物质(Ca, K, Mg, Na)以21 ppm添加外，所有元素的含量均为0.75 ppm。图4显示了所有分析物的QCS和IPC回收率都在5%以内。

图4。初始IPC和QCS的恢复。图片信用：PerkinElmer，Inc。

方法检测极限

方法200.7方法检测限制（MDL）通过测量标准七次被污染的标准七次被仪器检测限制（IDLS）的分析物污染。

乘以3.14的六个测量的平均偏差，以获得99％置信水平的MDL。必须在测量MDL之前建立IDLS。通过将10个空白测量值乘以三个空白测量的标准偏差来计算IDL。

图5显示了在本研究中分析的四种标准物质中经过认证的分析物浓度旁边绘制的mdl。欧洲杯足球竞彩(注:并不是所有的分析物都保存在对照品中。)欧洲杯足球竞彩

图5。方法检测限制（黑色）以及四种参考资料中的经过认证浓度（蓝色色调）。欧洲杯足球竞彩并非所有分析物都在参考资料中认证。欧洲杯足球竞彩图片信用：PerkinElmer，Inc。

MDLS远低于认证值，展示了方法能够轻松地测量废水中的低级别分析物。

线性动态范围

方法200.7声明线性动态范围为最高浓度，其恢复在其真实指定值的10%以内，根据用于分析的校准曲线测量。

所有线性动态范围测量都是在多元素溶液中进行的，以确保与样品分析(在任何情况下都是多元素溶液)的相关性。

如表4所示，大多数元素的最高浓度分析是线性动态范围。这代表了通常在废水中发现的最高浓度，而不是Avio 560 Max ICP-OES的极限。

表4。线性动态范围。来源:PerkinElmer公司。

元素	线性范围(毫克/升)
Cd、锰、锶	30.
BA.	40
Co, Cr, Ni, Sn, Ti, Tl	50
是	70
Ag, Al, As, B, Cu, Fe, Li, Mg, Mo, P, Pb, Sb, Se, Si, V, Zn	100 *
钙、钾、钠	500 *

* =评估最高浓度

株式会社560 Max的线性范围可以进一步扩展,如果有必要,通过选择波长不敏感,修改等离子浏览模式(即轴/径向),切换查看高度在等离子体径向模式,不同的火炬的位置,利用高分辨率模式和/或使用不太敏感的进样系统。

精度

在确定了方法学的基本特征后，通过对四种标准物质的分析建立了准确度，其认证值如表5所示。欧洲杯足球竞彩图6显示了每种经过认证的元素的分析物回收率。

表5所示。废水标准物质的认证值(所有单位mg/L)。欧洲杯足球竞彩来源:PerkinElmer公司。

元素	废水C	废水D	废水H	WasteWATR
AG	0.15	0．25	0.02	0.444
AL.	0．5	1	０．１	2.91
作为	0.15	0．25	０．１	0.151
B.	0．5	1	0．25	1.33
BA.	0．5	1	０．１	1．5
是	0.15	0．25	0.02	0.468
光盘	0.15	0．25	０．１	0.430
CO.	0．5	1	0．5	0.147
CR.	0．5	1	0．5	0.302
铜	0．5	1	0．5	0.526
菲	0．5	1	0．25	2．25
锰	0．5	1	０．１	0.636
莫	0．5	1	０．１	0.578
倪	0．5	1	0．5	1．21
Pb	0．5	1	0．5	1.05
某人	0.15	0．25	0.2	0.693
Se	0.15	0．25	0.05	0.678
老	0．5	1	０．１	0.489
Tl	0.15	0．25	0．25	0.461
V.	0．5	1	0．5	0.525
锌	0．5	1	0．5	1.46

图6。经认证的分析物在四种不同的废水参考材料中的回收率。欧洲杯足球竞彩图片信用：PerkinElmer，Inc。

当所有的回收率都在其认证值的10%以内时，该方法的准确性得到了解决。

然而，并不是方法200.7中详述的所有元素都在标准材料中得到了认证。欧洲杯足球竞彩

在消化之前，参考材料被这些元欧洲杯足球竞彩素污染，其浓度如表6所示:其回收率如图7所示。加样回收率均在10%以内，进一步建立了方法的准确性。

表6所示。废水中未认证元素的添加浓度。来源:PerkinElmer公司。

被分析物	浓度（mg / l）
李，p，si，sn，ti	０．７５
Ca K Mg Na	20.

图7。未认证元素的回收率被添加到四种废水标准中。图片信用：PerkinElmer，Inc。

稳定

随着准确度的建立，通过监测IPC标准的回收率和测量废水样品(每10个样品运行一次)验证了稳定性。

图8说明了在4小时的运行中，所有ipc如何在大约1分钟的采样时间内恢复到其认证值的10%以内。这证明了该系统的良好稳定性，尽管快速取样时间约为60秒。

图8。在废水的4小时运行中，IPC的回收率为≈60秒。图片信用：PerkinElmer，Inc。

仪器设计考虑如垂直火炬和平板™等离子体技术，导致卓越的稳定性，同时使得大部分双视图能力并始终如一地在每个样品的轴向和径向等离子体观察模式之间移动。

结论

根据美国环保署方法200.7提供的指导方针，这项工作说明了AVIO 560 MAX ICP-OES对废水进行高速分析- 60秒的样品-样品时间。

Avio 560 Max ICP-OES集成了HTS，在使用总氩气流量为9 L/min的情况下，可为废水分析提供强大的解决方案，在标准物质分析和QC检查中表现出可靠性、精确性、稳稳性和稳定性。欧洲杯足球竞彩

Avio 560 Max ICP-OES的低氩消耗(9 L/min等离子流)使所有实验室的投资能够迅速回报，而高温超导大大减少了样品的吸收和洗脱时间，与传统的样品引入相比，另外增加了样品的通量。

参考文献

1.方法200.7，修订4.4：通过电感耦合等离子体原子发射光谱法测定水中的金属和废物，美国环境保护局1994年。

2.“使用AVIO 550 MAX ICP-OES”美国EPA 200.7之后的废水分析“，应用笔记，PerkinElmer Inc.，2020。

3.“用于ICP-MS/OES的高通量系统”，产品说明，PerkinElmer Inc.， 2020。

此信息已采购，从PerkinElmer提供的材料进行审核和调整。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问PerkinElmer。