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土壤消解, EPA 3050B1

 

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用于ICP-AES 分析前对污染土壤的消解处理方案,世界各地有所不同。在这些被很好地文档化的方法中,其中之一的是美国环保总局 (US-EPA) 的方法3050B1 。 (参见附录1)

 

此应用文章的宗旨系将评估EPA 3050B1 土壤消解技术。 样品在48位置的石墨消解系统中消解(图2, DigiPREP) ,此系统带有温度控制器和一用来精确测量和控制样品实际温度的带PFA涂层的探针 (DigiPROBE)。

 

本实验选择了一认证的污染土壤标准品: EnviroMAT SS-13认证的参考物作为样品。SS-1归属于自然污染土壤的类型-1,其细度过了200目筛。 此认证物的特色是用于质量控制管理或对土壤用ICP-AES, ICP-MS, GFAA ,AA等光谱仪分析的方法开发。 样品用量取0.500g 。此外, 各样于DigiPREP消解热板上的位置也是任意摆放的。

 

样品随后用斯派克(Spectro) 连续火焰ICP-AES 光谱仪。 标准曲线的绘制是用两点法,选用的标准品是市场出售的校准标准品 (SCP SCIENCE, PlasmaCAL ICP-AES 校准标准品) 。 采用标准样品-定标试验技术进一步更正样品的漂移。 此技术涉及到在一认证标准品之间分析每个样品。

 

用狄克逊Q-测试4 法对各组数据进行分析来去除潜在的离群值,离群值且在被证实了与分析方法之间无关的前提下才被除去。 由于样品的数量, 用学生-t 4 法计算区间置信度和允许偏差。

 

 

EPA 3050B1 样品预处理方法是土壤沥滤技术,本方法规定土壤在样品温度95 °C时进行沥滤。 在此实验中, 将待处理样品装到一次性的65 ml带A级精度刻度的聚丙烯消解管中,定容到50 ml只要将溶液 "加到刻度" 即可, 此操作代替了要将样品溶液转移到另一容量瓶中再定容的麻烦 (图示1) 。 在本方法中要求多次加入HNO3, HCl 和H2O2。从样品称取到样品消解, 整个过程均可在同一支管中进行。 设计成带肋骨型突条的聚丙烯表面玻璃 (010-500-019) 用来防止样品的交叉污染并促进在加热消解过程中的回流。  DigiPROBE 系统, 如上所述, 被用来维护样品的温度在95 °C ±1 °C 之间。

 

在此研究中, 随机地选择了两平行样品作为控制样品。

 

图示1. 带“A”级精度刻度的

      聚丙烯消解管

            (SCP SCIENCE, DigiTUBE)

 

 

图示 2.  48 位置的石墨消解热板

(SCP SCIENCE, DigiPREP)

带外部温度感应
(
SCP SCIENCE, DigiPROBE)

 

 

 

 

表面玻璃(010-500-019)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

供应品与试剂:

 

1.  50 ml DigiTUBE带表面玻璃

6.  聚丙烯漏斗

11.  HCl (37%)
       仪器 - 分析试剂 

2.  50 ml带”A”级精度刻度的

     聚丙烯消解管DigiTUBE

7.  塑料角匙

12.  H2O2 (30%) - 
  

3.  DigiPROBE (温度感应和控制)

     (010-500-017)

8.  4 个聚丙烯吸液管

13.  HNO3 (70%) –        仪器 - 分析试剂   

4. DigiPREP 石墨消解热板

    (010-500-001)

9.  Whatman 41号滤纸

14.  定制多-元素标准品

5.  带肋骨型突条的聚丙烯表面玻璃

   (010-500-019)

10. Metler AC-100型分析天平

15.  认证标准物SS-1

      (140-025-001)

 

 

 

操作程序:    见附录1

 

 

结果:

 

消解完成后, 分析, 所得结果如下表所示:

 

表 1.  回收率精度

元素

 

EPA 方法 3050B 平均值

(ppm)

EPA 方法 3050B

标准偏差

(ppm)

EPA 方法 3050B

相对标准偏差

(%)

Al

9540

422

4.4%

Ca

135581

4191

3.1%

Cr

73

2

3.1%

Co

29

1

2.5%

Cu

707

17

2.4%

Cd

34

1

3.0%

Ba

106

4

4.1%

Li

12

0.4

3.0%

Na

216

8

3.7%

Mg

6492

183

2.8%

K

2190

77

3.5%

Mn

444

14

3.1%

Fe

23156

848

3.7%

Mo

9

1

16.3%

P

1042

29

2.8%

Ti

350

16

4.5%

V

19

1

4.5%

Ni

242

7

3.0%

Zn

7145

219

3.1%

Sr

202

5

2.3%

Pb

230

7

2.9%

 

 

表 2.  回收率精度

被分析元素

 

EPA 方法 3050B 平均值

(ppm)

标准值

 (ppm)

置信区

(ppm)

Al

9540

9518

8417-10619

Ca

135581

137375

131222-143528

Cr

73

64

55-73

Co

29

28

26-30

Cu

707

690

657-723

Cd

34

34

32-36

Ba

106

102

96-108

Li

12

11

9-13

Na

216

217

177-257

Mg

6492

6088

5710-6466

K

2190

1913

1553-2273

Mn

444

425

406-444

Fe

23156

20460

19037-21775

Mo

9

5

4.3-5.7

P

1042

1070

1021-1119

Ti

350

248

186-310

V

19

19

17-21

Ni

242

231

218-244

Zn

7145

6775

6467-7083

Sr

202

202

195-209

Pb

230

233

219-247

 

讨论:

 

EPA 3050B1 方法所得的数据表明所有元素, 除Mo 之外, 相互均在5% 的相对标准偏差之内。  在此实验中, 所有样品Mo的回收率都高于Mo的认证参考值 。  从ICP-AES分析所得的更加详细的核实数据中, 表明在313, 259处得到的Mo线计数有很大地变化。 因此, 建议对Mo的测定使用不同的线应该进行进一步的研究 。

 

总之, 这些结果表明, 石墨消解系统为SS-1 样品提供了均匀一致的消解。 体现在整个热板上温度均一的特性, 其数据支持展示在以前的文稿中5 。  表2中, 从EPA 3050B1方法所获得的每个元素回收率数据与美国环保总局(EPA)所提供的结果比较来看, 具有非常有利的说服力。

 

消解的样品中所有元素分析的结果除Mg, Fe, Mo, Ti和Zn外均落在SS-1 值的置信区间内 。而所有落在置信区间外的元素都比标准值具有更高的回收率。

 

 

 

 

 

结论:

 

这项研究所得的结果, 表明DigiPREP 很适用于EPA 3050B1 消解方法。

 

 

参考资料:

 

1.      美国环保总局3050B方法 – 沉积物, 淤泥, 和土壤的酸消解.

 

2.      欧洲标准-EN 13346方法  淤泥, 沉积物特性 – 痕量元素和磷的测定-王水浸出法-方法B

 

3.      SCP SCIENCE. 分析证书, 污染土壤认证参考物确SS-1

 

4.      Peter C. Meier, Richard E. Zünd, 分析化学中的统计方法, 第二版, 加拿大威利公司发行

5.      Art Ross, Jean-Pierre Zajac, 石墨热板消解系统带温控的益处, (在2002年十月的FACSS中以海报的方式展示)