鉀、鈉、鈣、鎂廣泛存在于地表水、地下水等天然水體中,是水質(zhì)監(jiān)測的常規(guī)指標(biāo)。 水中高鉀會污染附近土壤,并抑制植物對陽離子鈣的吸收,造成樹葉 “腐心病”;土壤中鈉鹽對植物有毒害作用,會改變細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能,并增加土壤的滲透壓,使根系吸收阻力加大,使植物因難吸收水分而缺水;鈣、鎂過高會造成總硬度過高,直接影響生產(chǎn)生活用水。目前鉀、鈉、鈣、鎂的測定方法有火焰原子吸收分光光度法(FAAS)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法( ICPOES)、離子色譜法 ( IC) 等。 本次實(shí)驗(yàn)同時(shí)采用 FAAS 和 ICP-OES 測定地表水和地下水中鉀、鈉、 鈣、鎂,并對兩種方法的相關(guān)系數(shù)、檢出限、精密度、準(zhǔn)確度和實(shí)樣測定進(jìn)行比較研究。

一.實(shí)驗(yàn)部分

1.儀器和試劑

儀器主要有電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(上海美析儀器有限公司)、原子吸收光譜儀(上海美析儀器有限公司)、超純水機(jī)。

試劑主要有鉀鈉鈣鎂混合標(biāo)準(zhǔn)溶液100 mg· L -1 (BWT20011-100-W-50 壇墨)、鉀鈉鈣鎂混合質(zhì)控樣(202622環(huán)保部)、硝酸(優(yōu)級純)。

10.0g·L -1硝酸銫溶液:稱取1.0g硝酸銫(分析純),用水定容到100mL;0.1g·L -1鑭溶液:稱取

35.1g氯化鑭(分析純),用水定容到200mL;高純氬氣(純度不小于 99.999%)、高純乙炔(純度不小于 99.999%)。

2.樣品前處理

地表水和地下水樣品均用 0.45μm水系濾頭過濾,其中ICP-OES可以直接進(jìn)樣;FAAS測定鉀、鈉時(shí),取適量水樣,并加入3mL硝酸銫,用體積分?jǐn)?shù)為1%的硝酸溶液定容到50 mL;FAAS測定鈣、鎂時(shí), 取適量水樣,并加入1mL氯化鑭,用體積分?jǐn)?shù)為1%的硝酸溶液定容到50mL。

3.標(biāo)準(zhǔn)曲線配制

ICP-OES

質(zhì)量濃度為100 mg·L -1的鉀鈉鈣鎂混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,用體積分?jǐn)?shù)為1%硝酸稀釋,配制質(zhì)量濃度為 0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、5.0mg·L^-1的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

FAAS

質(zhì)量濃度為100 mg·L -1的鉀鈉鈣鎂混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,用體積分?jǐn)?shù)為 1%硝酸稀釋,并加入3mL 硝酸銫和1mL的氯化鑭,配制質(zhì)量濃度為 0.1、0.5、 1.0、1.5、2. 0、5. 0 mg·L -1 ,體積為50mL的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

4.儀器參數(shù)

ICP-OES 和 FAAS 的儀器參數(shù)見表1和表2。

5.干擾與消除

ICP-OES

ICP-OES干擾有光譜干擾和非光譜干擾,光譜干擾包括譜線重疊干擾和連續(xù)背景干擾,非光譜干 擾包括電離干擾、基體干擾等。 選擇靈敏度高且干擾少的譜線消除譜線重疊干擾;采用儀器多組分譜圖擬合技術(shù)(MSF 模型)校正光譜干擾,氬氣校正基 體干擾[1-2] 。 ICP-OES 觀測方式有水平和垂直兩種。 水平觀測靈敏度高,但基體效應(yīng)和電離干擾大, 炬管易積鹽;垂直觀測靈敏度相對較低,具有更小的基體效應(yīng)和干擾,更適合測定高鹽分樣品。鉀、鈉易電離,在自然水體中含量也高,故選擇垂直觀測,從而消除電離干擾。

FAAS

FAAS測定鉀、鈉、鈣、鎂時(shí)存在電離干擾和化學(xué)干擾。鉀、鈉易電離,測定時(shí)會偏低,需要加入消電離劑硝酸銫消除電離干擾。 而鈣、鎂測定時(shí)會受鋁、硫酸鹽、磷酸鹽等干擾,抑制鈣、鎂的原子化,需要加入釋放劑氯化鑭消除化學(xué)干擾。 實(shí)驗(yàn)空白中加入硝酸銫和氯化鑭,其測定值需小于方法檢出限。

二. 結(jié)果與討論

1.比較相關(guān)系數(shù)與檢出限

測定結(jié)果如表3表4所示

2.結(jié)論

電感耦合等離子發(fā)射光譜法和火焰原子吸收分 光光度法測定天然水體中鉀、鈉、鈣、鎂,其相關(guān)系 數(shù)、檢出限、精密度、準(zhǔn)確度和實(shí)樣測定結(jié)果均較好, 但 ICP-OES 測定結(jié)果更優(yōu)。 在測試中,ICP-OES 不 需要加入化學(xué)試劑抗干擾,可以直接進(jìn)樣,并且可同 時(shí)測定鉀、鈉、鈣、鎂,更方便快捷。 因此,測定天然 水體鉀、鈉、鈣、鎂時(shí)可優(yōu)先選擇 ICP-OES。