水中痕量元素检测方案(ICP-AES)

智能文字提取功能测试中

方法检测限(MDL) 使用 Agilent 5100 同步垂直双向观测ICP-0ES 遵循 US EPA 200.7 方法对水中痕量元素进行超快速测定 应用简报环境 作者 John Cauduro， Andrew Ryan 安捷伦科技公司澳大利亚墨尔本 前言 水质对各种生态系统的健康有着直接的影响，因此，监测水、废水以及固体废弃物中的污染物极为重要，往往需要受到严格的法规限制。 ICP-OES 是一种行之有效的技术，也是许多采用美国环境保护局 (EPA)方法(尤其是200.7法规——使用 ICP-AES 测定水、固体和生物固体中的金属和痕量元素)的环境实验室的主力工具。许多环境实验室每天需处理数百个样品，因此一直期望能够提高分析效率、降低操作成本，同时保持仪器稳定性、易用性和分析性能。 为了满足这些需求，安捷伦开发出了同步垂直双向观测 (SVDV) 5100 ICP-OES系统，以垂直放置的等离子体炬，一次性读取全部波长的双向观测结果，从而大大提高了样品分析通量。达到分析速度更快，氩气的消耗更少的效果。实际应用上，采用新一代阀技术的5100 SVDV 使样品传输速率比采用传统阀系统的双向观测 (DV)仪器快 55%。这是因为传统 DV需要进行多次读数(有时最多可能需要读取4次)才能同时得到水平和垂直等离子体观测结果。而且，5100 SVDV 在对 EPA 200.7 法规方法进行对比性分析时，氩气的消耗量最多可降低50%，而且运行时间更短，减少了对样品引入系统 (SIS) 和炬管的损耗。 创新的 SVS 2+切换阀系统是一种7通切换阀，与其前身相比，它的设置和操作更为简单，能够减少样品吸取量，缩短稳定时间和冲洗延迟时间，从而将5100 ICP-OES 的分析效率提高了一倍多。 SVS 2+ 可配合 SPS3自动进样器一起使用，它所包含的正向置换泵能够让样品快速流过样品定量环，而气泡注射器则有助于样品冲洗。 安捷伦推出的 5100 SVDV ICP-OES 拥有独特的智能光谱组合(DSC)技术，这意味着我们可以在通过垂直观测快速测定钠和钾等易电离元素(EIE)的同时，通过水平观测测定其他元素，一次读数即可同时测定%水平以及 ppb 水平的元素。之所以能实现这一卓越性能，是因为专利的 DSC 技术将垂直等离子体的水平和垂直全波段的光谱信号组合并以高速的VistaChip II CCD 检测器在一次测量中同时读取。 5100的垂直柜管可确保卓越的等离子体稳定性和长期稳定性，尤其是对于那些需要采用200.7法规进行分析的、极具挑战性的污泥和工业废液样品来说更是如此。有了5100，我们可以减少样品及质量控制 (QC)溶液的重复运行次数，从而大大提高样品分析通量。 为了让5100的操作尽可能简单，仪器采用了即插即用型的炬管，可自动完成炬管定位并连接气体，实现快速启动，确保操作人员之间以及实验室之间高重现性的炬管性能。此外，还可借助 ICP Expert 软件开发一系列包含预设方法模板(例如，符合 US EPA 200.7方法要求)的软件程序，最大程度减少培训需求，确保快速启动。 本应用简报介绍了使用 Agilent 5100 SVDV ICP-OES， 遵循US EPA 南南 200.7方法对水样 CRM 中的痕量元素进行超快速测定。 仪器 使用 Agilent 5100 SVDV ICP-OES进行所有的测量，该仪器采用了智能光谱组合(DSC)技术，可同时对垂直柜管的等离子体进行水平和垂直观测分析。样品引入系统由Seaspray 雾化器、单通道玻璃旋流雾室、白色-白色泵管和标准1.8mm 中心管炬管组成。该仪器使用的固态 RF (SSRF)高频发生器(频率为27 MHz) 可提供具有卓越长时间分析稳定性的等离子体。使用配有 SVS 2+切换阀的 SPS3自动进样器输输样品。 SPS 3配有内径 1.0 mm 的汁针。仪器的操作条件见表 1， SVS 2+ 的设置见表2。 表1和表2列出了 ICP-OES 和 SVS 2+分析过程中所使用的操作条件。 表1.Agilent 5100 SVDV ICP-OES 仪器操作参数 参数 设置 读取时间 (s) 20 重复次数 2 样品吸入延迟(s) 0 稳定时间(s) 10 冲洗时间 (s) 0 泵速(rpm) 12 快速泵(rpm) 关闭 RF功率(kW) 1.50 辅助气流量(L/min) 1.0 等离子体气体流量(L/min) 12.0 雾化气流量 (L/min) 0.7 观测高度(mm) 5 背景校正 离峰背景校正 表 2. SVS 2+切换阀系统设置 参数 设置 样品定量环体积(mL) 1.0 定量环吸入延迟时间 (s) 7.0 进样泵泵速(rpm)——i-重新填充 355 进样泵泵速(rpm)—-移动 355 进样泵泵速(rpm)——i-进样 100 样品停留时间(s) 6.6 气泡注射时间 (s) 6.8 样品和标样制备 使用单元素标准品， 以1% HNO进行稀释配制标准系列溶液。以下列含痕量金属的饮用水 (TMDW) 有有参比物质 (CRM)作为样品进行分析： TMDW-A和 TMDW-B (高纯度标准品，美国南加州查尔斯顿)，对方法进行验证。 干扰校正 环境样品中含有多种浓度不一的元素。采用 US EPA 方法的实验室通常使用干扰系数校准法 (IEC) 技术来校正这些光谱干扰。但是，一些当地监管机构也认可安捷伦强大的光谱快速自动曲线拟合技术(FACT)。在本文中，我们使用 ICPExpert 7 软件设置 IEC因子。一旦确定下来 IEC因子，可将它们存储在模板中并用于随后的分析。 结果和讨论 线性动态范围分析(LDR) 5100 ICP-OES 中使用的 Vista Chip ll检测器的处理速度比ICP-OES 中使用的任何电荷耦合器件 (CCD)的速度都要快(高达1MHz)，它能够降低出现像素饱和以及信号溢出的可能性，从而提供8个数量级的线性动态范围。 SVDV 的同步水平和垂直信号测量也有助于提高每个分析物的上限浓 度，如果浓度超过这个上限，必须稀释样品方可报告结果。表3中的结果表明Na 和K的上限浓度非常出色，在分析时，DSC 选择通过垂直光来测定这两种元素，对于其他元素，尤其是 Mg、Ca 和 Al， DSC 则选择通过水平光来测定。线性范围内每个校准标样的最大误差不得超过 10%。 表3.5100 SVDV ICP-OES 的浓度上限。一次分析完成全部测量 根据 EPA 方法200.7 修订版 5(40 CFR， Part 136 附录 B，9.2.1节)规定的程序测定每个元素的方法检测限(MDL)。在三个不连续的工作日分别测定标准溶液，此标准溶液所含的分析物浓度是仪器检测限的3~5倍。DSC 水平观测测定的元素(例如： As、Pb 和 Se)获得了出色的检测限。同时测定的K和Na 的检测限则可媲美典型的垂直观测测定所获得的检测限。 表 4.依据 EPA方法200.7指南获得的方法检测限。一次分析获得全部 MDL Zn 213.857 为了检验分析方法的准确性，对两种 TMDM CRM 进行了分析。TMDW-A和 TMDW-B7次分析的均值见表5，结果表明所有元素均获得了出了的回收率，说明 5100 SVDVICP-OES 能够通过水平观测分析痕量元素，同时还可通过垂直观测测定高浓度的 Na 和K。 样品通量 在分析全部元素时，传统 DV 仪器需水平测定一次，垂直再测定一次， 而 5100 SVDV ICP-OES 则可在一次测定中同时完成水平和垂直分析。 配合使用5100 SVDV 和 SPS 3 以及 SVS 2+ 时，每个样品的分析时间仅为58秒，这意味着，如果采用表1中的操作参数，每个样品的氩气消耗量还不到21L。这样一来，每天可以分析更多样品，而且每个样品的氩气成本也大大降低了。为了分析全部元素，传统 DV系统每个样品需读数2、3甚至4次，也就是说，5100的氩气消耗量比传统 DV系统少大约50%。 表 5.使用 5100 SVDV ICP-OES 分析饮用水 CRM 中的痕量金属元素时的回收率。一次分析完成全部测量 CRM-TMDW-A CRM-TMDW-B 元素/波长 (nm) 标准值(pg/L) 实测值(pg/L) SD 回收率(%) 标准值 (pg/L) 实测值 (pg/L) SD 回收率(%) AI 308.215 125 131.0 15.7 105 125 125.2 4.8 100 Sb 206.834 55 55.7 1.7 101 55 55.3 3.5 100 As 188.980 55 58.0 2.3 105 10 10.4 2.7 104 Ba 493.409 500 493.9 6.8 99 500 483.3 7.9 97 Be 313.042 15 15.0 0.4 100 15 14.9 0.5 100 B 249.772 150 152.4 0.8 102 150 151.5 1.3 101 Cd 226.502 10 10.0 0.4 100 10 9.9 0.5 99 Ca 315.887 31000 31573 423 102 31000 31411 334 101 Cr 205.552 20 20.2 0.3 101 20 19.8 0.6 99 Co 228.616 25 23.9 0.5 96 25 23.4 0.4 94 Cu 324.754 20 18.8 0.1 94 20 19.1 0.3 96 Fe 259.940 90 98.0 6.4 109 90 95.1 1.9 106 Pb 220.353 20 20.4 1.0 102 20 19.8 0.6 99 Li 670.784 15 13.5 0.3 90 15 14.8 0.3 99 Mg 279.079 8000 8175 54.8 102 8000 8015 62.3 100 Mn 257.610 40 39.5 1.1 99 40 38.4 1.3 96 Mo 203.846 110 110.5 1.4 100 110 109.6 0.8 100 Ni 231.604 60 64.5 3.6 108 60 59.9 1.3 100 K 766.491 2500 2563 19.6 103 2500 2561 35.0 102 Se 196.026 11 11.3 1.3 103 11 11.4 1.8 103 Ag 328.068 2 1.9 0.2 94 2 1.8 0.2 91 Na 589.592 2300 2412 24.9 105 22000 22678 272 103 Sr 421.552 300 308.1 5.1 103 300 305.5 4.0 102 TI 190.794 10 10.2 2.0 102 10 9.5 2.2 95 V292.401 35 34.7 0.4 99 35 34.5 0.6 99 Zn 213.857 75 78.8 0.4 105 75 77.6 0.6 103 长期稳定性 为了测试长期稳定性， 按照 US EPA 200.7 方法的规定，每10个样品运行一个仪器性能检测样品。5100即插即用型的垂直炬管和质量流量控制器控制了全部等离子气体，可确保高重现性的炬管定位，从而保证了长期操作的仪器稳定性。图1充分证实了这一点。从图1可以看出，在整个工作表运行期间，所有元素的回收率均落在±10%，%RSD小于1.3%，说明仪器在12小时内具有优异的长期稳定性。长期稳定性意味着可以最大程度减少昂贵的质量控制 (QC)失败和重新分析。 结论 Agilent 5100 同步垂直双向观测 (SVDV) ICP-OES 结合SPS3 自动进样器和 SVS 2+切换阀，是采用200.7等 EPA方法并追求高分析效率的环境实验室的理想选择。该仪器的样品测定时间降至58秒。这意味着每天可测定更多的样品，而且每个样品的的气消耗量降低了 50%。 ( 5100 SVDV 独特的智能光谱组合(DSC)技术能够在一次读 数中选择并同时测定水平和垂直观测的等离子体，无需像上一代 DV 仪器一样进行多次读数，因此，5100的分析速度比传统 DV仪器要快55%。 ) 只需一次运行即可分析所有元素，而且均可获得低至 ug/L(ppb) 的出色方法检测限。两种 TMDW CRM 的26种元素均可获得了出色的回收率，而且所有元素在12小时内均获得了%RSD 低于1.3%的稳定性。 本研究表明 5100 SVDV ICP-OES 可在最短的时间内提供准确度极高的结果。 www.agilent.com/chem/cn 安捷伦不对本文可能存在的错误或由于提供、展示或使用本文所造成的间接损失承担任何责任。 本文中的信息、说明和技术指标如有变更，恕不另行通知。 ◎安捷伦科技(中国)有限公司，2014 2014年7月1日出版 出版号：5991-4821CHCN Agilent Technologies Agilent Technologies 前言水质对各种生态系统的健康有着直接的影响，因此，监测水、废水以及固体废弃物中的污染物极为重要，往往需要受到严格的法规限制。ICP-OES 是一种行之有效的技术，也是许多采用美国环境保护局 (EPA) 方法（尤其是 200.7 法规——使用 ICP-AES 测定水、固体和生物固体中的金属和痕量元素）的环境实验室的主力工具。许多环境实验室每天需处理数百个样品，因此一直期望能够提高分析效率、降低操作成本，同时保持仪器稳定性、易用性和分析性能。为了满足这些需求，安捷伦开发出了同步垂直双向观测 (SVDV) 5100 ICP-OES系统，以垂直放置的等离子体炬，一次性读取全部波长的双向观测结果，从而大大提高了样品分析通量。达到分析速度更快，氩气的消耗更少的效果。实际应用上，采用新一代阀技术的 5100 SVDV 使样品传输速率比采用传统阀系统的双向观测 (DV) 仪器快 55%。这是因为传统 DV 需要进行多次读数（有时最多可能需要读取 4 次）才能同时得到水平和垂直等离子体观测结果。而且，5100 SVDV在对 EPA 200.7 法规方法进行对比性分析时，氩气的消耗量最多可降低 50%，而且运行时间更短，减少了对样品引入系统 (SIS) 和炬管的损耗。创新的 SVS 2+ 切换阀系统是一种 7 通切换阀，与其前身相比，它的设置和操作更为简单，能够减少样品吸取量，缩短稳定时间和冲洗延迟时间，从而将 5100 ICP-OES 的分析效率提高了一倍多。SVS 2+ 可配合 SPS 3 自动进样器一起使用，它所包含的正向置换泵能够让样品快速流过样品定量环，而气泡注射器则有助于样品冲洗。安捷伦推出的 5100 SVDV ICP-OES 拥有独特的智能光谱组合 (DSC) 技术，这意味着我们可以在通过垂直观测快速测定钠和钾等易电离元素 (EIE) 的同时，通过水平观测测定其他元素，一次读数即可同时测定 % 水平以及 ppb 水平的元素。之所以能实现这一卓越性能，是因为专利的 DSC 技术将垂直等离子体的水平和垂直全波段的光谱信号组合并以高速的 VistaChip II CCD 检测器在一次测量中同时读取。5100 的垂直炬管可确保卓越的等离子体稳定性和长期稳定性，尤其是对于那些需要采用 200.7 法规进行分析的、极具挑战性的污泥和工业废液样品来说更是如此。有了 5100，我们可以减少样品及质量控制 (QC) 溶液的重复运行次数，从而大大提高样品分析通量。为了让 5100 的操作尽可能简单，仪器采用了即插即用型的炬管，可自动完成炬管定位并连接气体，实现快速启动，确保操作人员之间以及实验室之间高重现性的炬管性能。此外，还可借助 ICP Expert 软件开发一系列包含预设方法模板（例如，符合 US EPA 200.7 方法要求）的软件程序，最大程度减少培训需求，确保快速启动。本应用简报介绍了使用 Agilent 5100 SVDV ICP-OES，遵循 US EPA 指南 200.7 方法对水样 CRM 中的痕量元素进行超快速测定。结论Agilent 5100 同步垂直双向观测 (SVDV) ICP-OES 结合 SPS 3 自动进样器和 SVS 2+ 切换阀，是采用 200.7 等 EPA 方法并追求高分析效率的环境实验室的理想选择。该仪器的样品测定时间降至 58 秒。这意味着每天可测定更多的样品，而且每个样品的氩气消耗量降低了 50%。5100 SVDV 独特的智能光谱组合 (DSC) 技术能够在一次读数中选择并同时测定水平和垂直观测的等离子体，无需像上一代 DV 仪器一样进行多次读数，因此，5100 的分析速度比传统 DV 仪器要快 55%。只需一次运行即可分析所有元素，而且均可获得低至 g/L (ppb) 的出色方法检测限。两种 TMDW CRM 的 26 种元素均可获得了出色的回收率，而且所有元素在 12 小时内均获得了 %RSD 低于 1.3% 的稳定性。本研究表明 5100 SVDV ICP-OES 可在最短的时间内提供准确度极高的结果。