ICP-AES法测定水中的总磷

一前言

电感耦合等离子体发射光谱法，即ICP-AES法，是20世纪70年代发展起来的水中总磷分析方法，它具有线性范围宽、灵敏度高、检出限低、化学干扰低，可以多元素同时测定，对较高盐类浓度的样品直接进样等优点而备受分析工作者的欢迎，已成为物质成分分析中应用*为广泛的分析手段。ICP-AES技术在金属元素测定方面得到了广泛应用，但在非金属测定方面应用较少。本文探讨了以ICP-AES法试验水中总磷的测定条件，确定了环境水体中总磷的分析方法，并且得到了较好的效果。

二、材料与方法

1.仪器及试剂

(1)实验仪器

电感耦合等离子发射光谱仪(Thermo iCAP 6000)和一般实验室仪器以及相应的辅助设备。所有的实验容器和移液管在使用之前均经过(1+1)硝酸溶液浸泡过夜，再用自来水、纯水冲洗和淋洗，放置干后使用。

(2)实验试剂

除非另有说明，分析时均使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂、去离子水或同等纯度的水。所用试剂对被测元素浓度的影响应小至忽略不计。

①硝酸(HNO3):ρ=1.42g/mL，优级纯。

②(1+1)硝酸溶液:用①中的硝酸配制。

③氩气:钢瓶气，纯度≥99.99%。

④标准溶液:磷元素单标液(500mg/L)和质控样品(0.438mg/L±0.018mg/L)均购置于环境保护部标准样品研究所。

2.分析条件

影响ICP-AES法分析特性的因素很多，但主要工作参数有3个，即高频功率、载气流量及观测高度。对于不同的分析项目及分析要求，上述3个参数存在一定差异。测定水体中总磷的具体参数如下:样品冲洗时间30s，重复测定3次。进样为雾化器，等离子观测为水平，短波范围为10，长波范围为7。RF功率为1150W，辅助气流量为0.5mL/min，雾化气体流量为0.5mL/min。测定磷的波长为213.6nm。

3.样品的采集处理

采集样品的聚乙烯塑料瓶是一次性的，现场采集的水样必须马上用硫酸调pH值，调至pH<2.0(pH试纸验定)时保存。取回后于实验室阴暗处澄清，控制*终酸度≤10%以适宜开展ICP-AES法的测定。

4.样品前处理

国家标准方法钼锑抗分光光度法分析水中的总磷时采用过硫酸钾消解法消解水样。ICP-AES法测定水中的总磷干净的水样不需要前处理，较脏的水样需要0.45μm滤膜过滤。

三、ICP-AES法测定的影响因素

1.功率优化

实验表明，当RF功率为1150W时，所得标准曲线斜率较大，发射光强度大而且恒定。

2.载气流量

实验比较了0.5mL/min、0.8mL/min和1.0mL/min时的标准曲线，选定*佳载气流量为0.5mL/min。

3.观察高度的选择

不同分析元素对观察高度的要求不同，磷分析线的峰值强度一般在较低观察高度处为好。本文选用标准溶液，考察了不同观察高度对分析信号的影响，由于磷的灵敏度较低，且含量也较低，故选择观察高度为等离子观测为水平，短波范围为10，长波范围为7。

4.分析线的选择

ICP-AES法测定水中的总磷，有174.4nm、213.618nm、214.914nm和253.565nm等4条分析线。根据单元素溶液扫描图谱，只有213.618nm和214.914nm可用于磷的测定，试验了共存元素的干扰。高浓度的钙在214.914nm处有较高的背景，同时铁在此处有重叠峰，不适合磷的测定，213.618nm线可有效避免上述干扰，且灵敏度*高，光强稳定性好。

5.酸度的影响

我们考察了酸度对水中总磷测定的影响，对于相同的水样分成两份:一份加入硝酸，硝酸的浓度大约为1%；另一份不加硝酸测定，测定结果如表1所示。测定结果表明，相对误差为±0.06%～±9.4%，小于10%，说明酸对于ICP-AES法测定水中的总磷无影响。

6.样品加标回收率及精密度

采用本方法测定样品10次，计算其相对标准偏差，同时加标回收，其分析结果如表2所示。测定结果表明，总磷的相对标准偏差在0.18%～0.74%之间，回收率为95%～****，说明本方法具有较好的准确度和精密度。

四、方法性能的评价和实际水样的检测

1.方法性能的评价

为了进行定量分析，在优化后的ICP-AES法条件下，采用屈臣氏蒸馏水对标准储备液进行逐级稀释，配制了一系列不同浓度的标准溶液进行测定。测定结果显示，总磷在(0.020～10.000)mg/L浓度范围内获得了良好的线性，其相关系数在0.9999以上。为了考察本方法的重现性，对3个不同浓度的水样中的总磷连续测定5次，测得的相对标准偏差在0.14%～4.06%之间，用RSD%表示。按所设仪器参数，用空白溶液连续测定11次，其结果的3倍标准差所对应的浓度值即为检测限，本方法测得总磷的检测限为0.020mg/L。

2.ICP-AES法和钼锑抗分光光度法的比较(见表3)

传统的国标方法——钼锑抗分光光度法分析技术被广泛采用，但存在分析时间较长、消耗溶剂种类多、分析步骤较复杂等不足，且有一个比较难处理的问题就是浊度补偿，一般用样品空白做浊度补偿，在一定程度上影响了样品分析的准确度。钼锑抗分光光度法在显色时也存在一定误差，不能使每一个样品达到同步。

ICP-AES法*大的优点是不仅能直接监测无机磷，还能同时监测有机磷，减少了消解等繁琐的步骤，同时消除了多步骤带来的误差，避免给环境带来二次污染，钼和锑都是有毒有害的重金属，ICP-AES法所用试剂只有硝酸，没有其他污染物。自该技术问世至今，已经在环境监测、食品以及生物医药等领域得到广泛应用。但到目前为止，ICP-AES法在水样中总磷的分析应用的研究报道并不多。

3.实际水样的分析

选取四川省德阳市实际水样样品15个，有Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类地表水和工业废水四类水样，分别用ICP-AES法和国标方法钼锑抗分光光度法分析，结果如表4所示。

监测结果显示，此次水样中总磷的含量为(0.052～0.934)mg/L，部分点位发现有超标情况。质控样表明ICP-AES法测定控样结果在保证值范围内，位于标准值中值，分光光度法也在保证范围之内，但位于标准值上限值，均在误差范围之内。ICP-AES法和钼锑抗分光光度法分析水样的相对误差在0.08%～10.6%之间，低浓度的样品误差范围略大于10%，其余均在误差范围之内，说明ICP-AES法测定地表水和废水中总磷的含量是可行的。

表1 酸度对ICP-AES法测定不同水样中总磷的影响

表2 样品的分析结果

表3 水样中总磷分析方法的比较

表4 实际样品分析结果(mg/L)

作者：李剑 王春艳 陈平 杨波