電感耦合等離子體發射光譜法測定地表水和地下水中的硫酸根、磷酸根和硼酸

王玉功 倪能 楊發旺

（國土資源部蘭州礦產資源監督檢驗中心，蘭州730050）

在水質檢測中硫酸根、磷酸根、硼酸的傳統分析方法通常是分項目獨立檢測，主要方法有分光光度法［1］、容量法［2］、重量法［3］等，這些方法各有優缺點，有的方法要分別測定，有的所用試劑較多，分析流程

1 前言

較長，不能滿足快速、準確的檢測要求。近來也有不少采用離子色譜法［4－6］測定水質中陰離子的報道，本研究利用ICP－AES法具有多元素同時測定、分析速度快、線性范圍寬等特點［7］，在參考文獻［8］的基礎上，建立了鹽酸酸化水樣，ICP－AES法同時測定地下水和地表水中的全S、P、B來近似代替水中的SO42－、PO43－、H3BO3的方法，具有其他傳統分析方法難以滿足的優勢。

2 實驗部分

2.1 儀器及主要試劑

ICP－AES Thermo 6300全譜直讀光譜儀（美國Thermo公司），CID檢測器。

SO42－標準儲備溶液（1.00mg／mL）：準確稱取1.8141g K2SO4，用少量二次蒸餾水溶解，加入20mL HCl，以二次蒸餾水定容至1000mL，搖勻。

PO43－標準儲備溶液（0.500mg／mL）：準確稱取0.7165g KH2PO4，用少量二次蒸餾水溶解，加入20mL HCl，以二次蒸餾水定容至1000mL，搖勻。

H3BO3標準儲備溶液（0.500mg／mL）：準確稱取0.2500g干燥H3BO3，用少量二次蒸餾水溶解，加入10mL HCl，以二次蒸餾水定容至500mL，搖勻，貯存于塑料瓶中。

所用試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

2.2 標準系列溶液的配制

將SO42－，PO43－，H3BO3標準儲備溶液分別稀釋成100，10，10μg／mL的標準工作溶液；分別移取標準工作溶液于一系列100mL無硼容量瓶中，加0.5mL HCl，制成SO42－，PO43－，H3BO3的混合標準系列溶液。各濃度值見表1。

表1 混合標準工作系列溶液Table 1 A series of the mixed standard working solutions

2.3 樣品分析

取100mL水樣，加1.0mL HCl酸化，搖勻（若水樣渾濁待澄清后取清液或直接干過濾），在ICPAES儀上連續測定。隨同做空白實驗。

3 結果與討論

3.1 分析線的選擇

實驗表明，大量的Fe、Cu對P 213.6nm和P 214.9nm有干擾，而在P 178.2nm處無干擾；Mn、Cu對S 182.0nm有較明顯干擾，而在S 180.6nm處無干擾；B 249.7nm處Pb、Zn均無干擾。所以選擇P 178.2nm、S 180.6nm、B 249.7nm 作為分析線。

3.2 儀器條件優化

對混合標準溶液 SO42－（50μg／mL）、PO43－（0.40μg／mL）、H3BO3（0.40μg／mL），依次改變實驗條件測定S、P、B的發射強度，結果表明在表2儀器條件下，S、P、B的發射強度最大。

3.3 HCl濃度的選擇

分 別 考 察 了 SO42－（25 μg／mL）、PO43－（0.20μg／mL）、H3BO3（0.20μg／mL）的混合標準溶液在 HCl濃度分別為0.06、0.12、0.18、0.24、0.30mol／L時，對S、P、B發射強度的影響。圖1結果表明，鹽酸濃度在0.06～0.30mol／L時對測定影響不大。考慮到酸對儀器的腐蝕，實驗選擇HCl濃度為0.12mol／L。

圖1 HCl濃度的選擇Figure 1. Emission intensity dependence on hydrochloric acid concentration.

3.4 干擾試驗

在儀器最佳條件下測定礦化度較高的水樣，結果表明，100倍的Cu，Mn，Si，Ba，1000倍的Fe，Ca，K，Na，P，B，Sr對S，P，B同時測定均不干擾。

3.5 方法檢出限及線性范圍

在選定的儀器條件下，連續測定空白溶液12次，以3倍的標準偏差計算出方法的檢出限，見表3。按照標準曲線的繪制方法測定標準曲線，各項目曲線線性在表3所列的范圍內呈線性關系。符合地質實驗室測試質量管理規范。

3.6 精密度及回收率

對實際地表水、地下水按實驗方法進行精密度及加標回收實驗。表4結果表明，方法的相對標準偏差（RSD，n＝6）為0.53%～6.09%，加標回收率為91.9%～102.2%，滿足地質調查技術標準的要求，說明本方法能夠滿足水樣中S，P，B的準確測定。

表3 方法檢出限及線性范圍Table 3 Detection limits and linear ranges of the method for SO42－ ，PO43－ and H3BO3

表4 精密度及加標回收率實驗結果Table 4 Results of precision and recovery tests

3.7 方法比對

對地表水和地下水分別采用ICP－AES法、光度法（PO43－）、容量法（SO42－）、光度法（H3BO3）測定，表5結果表明，ICP－AES法測定值與傳統方法的結果比較，無顯著差異。

3.8 準確度實驗

按實驗方法，將國家標準物質 GBW（E）080523、GBW（E）080524、GBW079830分別制備成稀釋因子為10，50，100的樣品溶液各3份，每一份樣品溶液連續測定7次，通過計算得出分析結果的相對誤差，結果見表6。從表6可以看出本法完全可以滿足測試的要求。

表5 方法比對Table 5 The comparison of the methods ／（mg·L－1）

表6 國家標準物質分析Table 6 Analysis results of sulfate in the national standard materials

3.9 公式轉換的確定

由于上述方法中ICP－AES測定的為水樣中S，P，B的值，換算成SO42－，PO43－，H3BO3公式如下：ρ（SO42－）＝ 2.996ρS；ρ（PO43－）＝ 3.067ρP；ρ（H3BO3）＝5.720ρB式中ρ表示質量濃度（mg／L）。

4 結語

從提高檢測效率方面，探討利用ICP－AES法同時快速測定地下水和地表水中的全S，P，B來近似代替水中的SO42－，PO43－，H3BO3，是對其他方法的補充。建立的方法能滿足地下水、地表水的日常分析，各項技術指標符合《中國地質調查局地質調查技術標準》，分析周期較其他方法大大縮短，在實際工作中有較大優勢。

［1］張宏陶 .水質分析大全［M］.北京：科學技術文獻出版社，1997：224－315.

［2］賽納瓦爾，鐘瓊，古麗沙拉，等.用BaCl2滴定法快速測定硫酸鹽的研究［J］.環境科學與管理，2006，31（5）：154－155.

［3］苗延齡，劉曄 .從礦泉水的微量元素分析看等離子發射光譜法［J］.飲料工業，2004，7（3）：43－46.

［4］李伯平，崔建勇，徐靜，等.甲醇－丙三醇消解離子色譜（IC）測定高純硼酸中硫酸根、磷酸氫根、鋰、鈉、鉀、鎂和鈣離子［J］.中國無機分析化學，2011，1（4）：57－60.

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