钾、钠、钙、镁广泛存在于地表水、地下水等天然水体中,是水质监测的常规指标。 水中高钾会污染附近土壤,并抑制植物对阳离子钙的吸收,造成树叶 “腐心病”;土壤中钠盐对植物有毒害作用,会改变细胞膜结构和功能,并增加土壤的渗透压,使根系吸收阻力加大,使植物因难吸收水分而缺水;钙、镁过高会造成总硬度过高,直接影响生产生活用水。目前钾、钠、钙、镁的测定方法有火焰原子吸收分光光度法(FAAS)、电感耦合等离子体发射光谱法( ICPOES)、离子色谱法 ( IC) 等。 本次实验同时采用 FAAS 和 ICP-OES 测定地表水和地下水中钾、钠、 钙、镁,并对两种方法的相关系数、检出限、精密度、准确度和实样测定进行比较研究。

一.实验部分

1.仪器和试剂

仪器主要有电感耦合等离子体发射光谱仪、原子吸收光谱仪、超纯水机。

试剂主要有钾钠钙镁混合标准溶液100 mg· L -1 (BWT20011-100-W-50 坛墨)、钾钠钙镁混合质控样(202622环保部)、硝酸(优级纯)。

10.0g·L -1硝酸铯溶液:称取1.0g硝酸铯(分析纯),用水定容到100mL;0.1g·L -1镧溶液:称取

35.1g氯化镧(分析纯),用水定容到200mL;高纯氩气(纯度不小于 99.999%)、高纯乙炔(纯度不小于 99.999%)。

2.样品前处理

地表水和地下水样品均用 0.45μm水系滤头过滤,其中ICP-OES可以直接进样;FAAS测定钾、钠时,取适量水样,并加入3mL硝酸铯,用体积分数为1%的硝酸溶液定容到50 mL;FAAS测定钙、镁时, 取适量水样,并加入1mL氯化镧,用体积分数为1%的硝酸溶液定容到50mL。

3.标准曲线配制

ICP-OES

质量浓度为100 mg·L -1的钾钠钙镁混合标准溶液,用体积分数为1%硝酸稀释,配制质量浓度为 0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、5.0mg·L^-1的标准曲线。

FAAS

质量浓度为100 mg·L -1的钾钠钙镁混合标准溶液,用体积分数为 1%硝酸稀释,并加入3mL 硝酸铯和1mL的氯化镧,配制质量浓度为 0.1、0.5、 1.0、1.5、2. 0、5. 0 mg·L -1 ,体积为50mL的标准曲线。

4.仪器参数

ICP-OES 和 FAAS 的仪器参数见表1和表2。

5.干扰与消除

ICP-OES

ICP-OES干扰有光谱干扰和非光谱干扰,光谱干扰包括谱线重叠干扰和连续背景干扰,非光谱干 扰包括电离干扰、基体干扰等。 选择灵敏度高且干扰少的谱线消除谱线重叠干扰;采用仪器多组分谱图拟合技术(MSF 模型)校正光谱干扰,氩气校正基 体干扰[1-2] 。 ICP-OES 观测方式有水平和垂直两种。 水平观测灵敏度高,但基体效应和电离干扰大, 炬管易积盐;垂直观测灵敏度相对较低,具有更小的基体效应和干扰,更适合测定高盐分样品。钾、钠易电离,在自然水体中含量也高,故选择垂直观测,从而消除电离干扰。

FAAS

FAAS测定钾、钠、钙、镁时存在电离干扰和化学干扰。钾、钠易电离,测定时会偏低,需要加入消电离剂硝酸铯消除电离干扰。 而钙、镁测定时会受铝、硫酸盐、磷酸盐等干扰,抑制钙、镁的原子化,需要加入释放剂氯化镧消除化学干扰。 实验空白中加入硝酸铯和氯化镧,其测定值需小于方法检出限。

二. 结果与讨论

1.比较相关系数与检出限

测定结果如表3表4所示

2.结论

电感耦合等离子发射光谱法和火焰原子吸收分 光光度法测定天然水体中钾、钠、钙、镁,其相关系 数、检出限、精密度、准确度和实样测定结果均较好, 但 ICP-OES 测定结果更优。 在测试中,ICP-OES 不 需要加入化学试剂抗干扰,可以直接进样,并且可同 时测定钾、钠、钙、镁,更方便快捷。 因此,测定天然 水体钾、钠、钙、镁时可优先选择 ICP-OES。