电感耦合等离子体发射光谱法测定地表水和地下水中的硫酸根、磷酸根和硼酸

王玉功 倪能 杨发旺

（国土资源部兰州矿产资源监督检验中心，兰州730050）

在水质检测中硫酸根、磷酸根、硼酸的传统分析方法通常是分项目独立检测，主要方法有分光光度法［1］、容量法［2］、重量法［3］等，这些方法各有优缺点，有的方法要分别测定，有的所用试剂较多，分析流程

1 前言

较长，不能满足快速、准确的检测要求。近来也有不少采用离子色谱法［4－6］测定水质中阴离子的报道，本研究利用ICP－AES法具有多元素同时测定、分析速度快、线性范围宽等特点［7］，在参考文献［8］的基础上，建立了盐酸酸化水样，ICP－AES法同时测定地下水和地表水中的全S、P、B来近似代替水中的SO42－、PO43－、H3BO3的方法，具有其他传统分析方法难以满足的优势。

2 实验部分

2.1 仪器及主要试剂

ICP－AES Thermo 6300全谱直读光谱仪（美国Thermo公司），CID检测器。

SO42－标准储备溶液（1.00mg／mL）：准确称取1.8141g K2SO4，用少量二次蒸馏水溶解，加入20mL HCl，以二次蒸馏水定容至1000mL，摇匀。

PO43－标准储备溶液（0.500mg／mL）：准确称取0.7165g KH2PO4，用少量二次蒸馏水溶解，加入20mL HCl，以二次蒸馏水定容至1000mL，摇匀。

H3BO3标准储备溶液（0.500mg／mL）：准确称取0.2500g干燥H3BO3，用少量二次蒸馏水溶解，加入10mL HCl，以二次蒸馏水定容至500mL，摇匀，贮存于塑料瓶中。

所用试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

2.2 标准系列溶液的配制

将SO42－，PO43－，H3BO3标准储备溶液分别稀释成100，10，10μg／mL的标准工作溶液；分别移取标准工作溶液于一系列100mL无硼容量瓶中，加0.5mL HCl，制成SO42－，PO43－，H3BO3的混合标准系列溶液。各浓度值见表1。

表1 混合标准工作系列溶液Table 1 A series of the mixed standard working solutions

2.3 样品分析

取100mL水样，加1.0mL HCl酸化，摇匀（若水样浑浊待澄清后取清液或直接干过滤），在ICPAES仪上连续测定。随同做空白实验。

3 结果与讨论

3.1 分析线的选择

实验表明，大量的Fe、Cu对P 213.6nm和P 214.9nm有干扰，而在P 178.2nm处无干扰；Mn、Cu对S 182.0nm有较明显干扰，而在S 180.6nm处无干扰；B 249.7nm处Pb、Zn均无干扰。所以选择P 178.2nm、S 180.6nm、B 249.7nm 作为分析线。

3.2 仪器条件优化

对混合标准溶液 SO42－（50μg／mL）、PO43－（0.40μg／mL）、H3BO3（0.40μg／mL），依次改变实验条件测定S、P、B的发射强度，结果表明在表2仪器条件下，S、P、B的发射强度最大。

3.3 HCl浓度的选择

分 别 考 察 了 SO42－（25 μg／mL）、PO43－（0.20μg／mL）、H3BO3（0.20μg／mL）的混合标准溶液在 HCl浓度分别为0.06、0.12、0.18、0.24、0.30mol／L时，对S、P、B发射强度的影响。图1结果表明，盐酸浓度在0.06～0.30mol／L时对测定影响不大。考虑到酸对仪器的腐蚀，实验选择HCl浓度为0.12mol／L。

图1 HCl浓度的选择Figure 1. Emission intensity dependence on hydrochloric acid concentration.

3.4 干扰试验

在仪器最佳条件下测定矿化度较高的水样，结果表明，100倍的Cu，Mn，Si，Ba，1000倍的Fe，Ca，K，Na，P，B，Sr对S，P，B同时测定均不干扰。

3.5 方法检出限及线性范围

在选定的仪器条件下，连续测定空白溶液12次，以3倍的标准偏差计算出方法的检出限，见表3。按照标准曲线的绘制方法测定标准曲线，各项目曲线线性在表3所列的范围内呈线性关系。符合地质实验室测试质量管理规范。

3.6 精密度及回收率

对实际地表水、地下水按实验方法进行精密度及加标回收实验。表4结果表明，方法的相对标准偏差（RSD，n＝6）为0.53%～6.09%，加标回收率为91.9%～102.2%，满足地质调查技术标准的要求，说明本方法能够满足水样中S，P，B的准确测定。

表3 方法检出限及线性范围Table 3 Detection limits and linear ranges of the method for SO42－ ，PO43－ and H3BO3

表4 精密度及加标回收率实验结果Table 4 Results of precision and recovery tests

3.7 方法比对

对地表水和地下水分别采用ICP－AES法、光度法（PO43－）、容量法（SO42－）、光度法（H3BO3）测定，表5结果表明，ICP－AES法测定值与传统方法的结果比较，无显著差异。

3.8 准确度实验

按实验方法，将国家标准物质 GBW（E）080523、GBW（E）080524、GBW079830分别制备成稀释因子为10，50，100的样品溶液各3份，每一份样品溶液连续测定7次，通过计算得出分析结果的相对误差，结果见表6。从表6可以看出本法完全可以满足测试的要求。

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

表6 国家标准物质分析Table 6 Analysis results of sulfate in the national standard materials

3.9 公式转换的确定

由于上述方法中ICP－AES测定的为水样中S，P，B的值，换算成SO42－，PO43－，H3BO3公式如下：ρ（SO42－）＝ 2.996ρS；ρ（PO43－）＝ 3.067ρP；ρ（H3BO3）＝5.720ρB式中ρ表示质量浓度（mg／L）。

4 结语

从提高检测效率方面，探讨利用ICP－AES法同时快速测定地下水和地表水中的全S，P，B来近似代替水中的SO42－，PO43－，H3BO3，是对其他方法的补充。建立的方法能满足地下水、地表水的日常分析，各项技术指标符合《中国地质调查局地质调查技术标准》，分析周期较其他方法大大缩短，在实际工作中有较大优势。

［1］张宏陶 .水质分析大全［M］.北京：科学技术文献出版社，1997：224－315.

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［3］苗延龄，刘晔 .从矿泉水的微量元素分析看等离子发射光谱法［J］.饮料工业，2004，7（3）：43－46.

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