如何执行快速的水分析以确定跟踪元素

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

在1994年成立，方法200.7经常在美国的环境实验室中进行。

随着行业的持续扩张，污染和废物持续较大量，导致越来越多的样品，这需要每种方法200.7分析。

为了满足日益增长的需求，PerkinElmer株式会社的^®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

通过四个单独的废水认证参考资料实现了方法的开发和评估，可实现：亚博网站下载

• 废水C, D和H(高纯度标准™，查尔斯顿，南卡罗莱纳州，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℃。

取最终体积≈20 mL的溶液冷却，用稀释至50 mL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 (毫克/升)	标准2. (毫克/升)
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，具有HTS乐器参数。来源:PerkinElmer公司。

参数进行/组件	价值/描述
样品吸收管	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	困惑的玻璃旋运
载体	2% HNO3.(v / v)
载流速	0.8毫升/分钟
样品环体积	1毫升
注射器	2.0 mm ID氧化铝
雾化器气体流动	0.70升/分钟
辅助气体流量	0.2升/分钟
等离子体气体流量	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
重复	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
艾尔	308.215	径向
作为	188.979	轴向
B	249.677	轴向
英航	493.408	径向
是	313.107	径向
Ca	315.887	径向
Cd	214.440	轴向
Ce	413.764	轴向
有限公司	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
SB.	206.836	轴向
SE.	196.026	轴向
SI.	251.611	径向
桑	189.927	轴向
SR.	421.552	径向
TI.	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

使用常规样品引入组分和条件，包括9L / min的完全氩气流。虽然方法200.7断言需要四次重复，但典型的实现是使用两组重复以提高样本吞吐量。

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，在区域60秒内采样样品时间。

为了获得最佳性能，使用了可变读取时间的自动集成，这导致样品到样品的时间随样品中分析物的浓度而变化:对于更高的浓度，样品到样品的时间将低于60秒;对于较低浓度的样品，样品到样品的时间可能刚好超过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，并将进行评估，以确定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），方法检测限制（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（5.1版或更高版本）包含许多智能功能，以实现数据分析和解释，包括智能方法，智能工作流，智能数据和智能监控。

当接收Method 200.7的数据时，所有这些都被利用了，这里只概述一小部分特征。

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所示。在数据查看器中显示校准信息。图片来源:PerkinElmer公司

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。图片来源:PerkinElmer公司

当运行长期稳定时，监测内部标准的稳定性也至关重要。

用户能够在实时在数据查看器中自动显示的内部标准响应（归一化到校准空白）的标准化，监视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。图片来源:PerkinElmer公司

初始质量控制: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必须是一个单独的标准，作为校准标准与库存标准等效。

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。图片来源:PerkinElmer公司

方法检测极限

方法200.7详细说明了方法检测限(mdl)是通过对已被分析物污染的标准物进行7次测量，达到仪器检测限(IDLs)的2-3倍而建立的。

将七个测量值的平均偏差乘以3.14，以获得99%置信水平下的mdl。在测量可以测量的mdl之前，必须先建立idl。idl的计算方法是将10个空白测量值的标准差乘以3。

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。亚博网站下载(注:并不是所有的分析物都保存在对照品中。)亚博网站下载

图5。方法检出限(黑色)以及四种标准物质的认证浓度(蓝色阴影)。亚博网站下载并不是所有的分析物都在标准物质中得到证实。亚博网站下载图片来源:PerkinElmer公司

mdl大大低于认证值，证明了该方法能够轻松测量废水中的低水平分析物。

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（Mg / L）
Cd、锰、锶	30.
英航	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 *

*=评价的最高浓度

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。亚博网站下载图6显示了每种经过认证的元素的分析物回收率。

表5。废水参考资料中的认证值（Mg / L中的所有单位）。亚博网站下载来源:PerkinElmer公司。

元素	废水C	废水D	废水H	Wastekrr.
Ag)	0．15	0.25	０．０２	0.444
艾尔	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
英航	0.5	1	0.1	1.5
是	0．15	0.25	０．０２	0.468
Cd	0．15	0.25	0.1	0.430
有限公司	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
SB.	0．15	0.25	0.2	0.693
SE.	0．15	0.25	0．05	0.678
SR.	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。亚博网站下载图片来源:PerkinElmer公司

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。亚博网站下载

在消化之前，参考材料被这些元亚博网站下载素污染，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。废水中未认证元素的添加浓度。来源:PerkinElmer公司。

被分析物	浓度(毫克/升)
Li, 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。图片来源:PerkinElmer公司

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4小时内的所有IPC如何在经过认证值的10％内恢复，采样到样本时间为约1分钟。这证明了系统的出色稳定性，尽管样本到样本时间为≈60秒。

图8。在废水的4小时运行中，IPC的回收率为≈60秒。图片来源:PerkinElmer公司

仪器设计方面的考虑，如垂直喷枪和平板™等离子体技术，在充分利用双视图功能和在每个样品的轴向和径向等离子体视图模式之间持续移动的同时，导致了异常的稳定性。

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。

具有在分析参考资料和QC检查期间展出的可靠性，精度，鲁棒性和稳定性，具有集成HTS的AVIO 560 MAX ICP-OES为废水分析提供了强大的解决方案，同时利用9 L / min的总氩流量。亚博网站下载

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:用电感耦合等离子体-原子发射光谱法测定水和废物中的金属和微量元素”，美国环境保护署，1994。

2.“使用Avio 550 Max ICP-OES分析美国EPA 200.7后的废水”，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。

这些信息已经从PerkinElmer提供的材料中获得、审查和改编。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问PerkinElmer。