电感耦合等离子体原子发射光谱法测定地下水总硬度

顾 琳，李 墨，胡 霜

(江苏省有色金属华东地质勘查局 地球化学勘查与海洋地质调查研究院，江苏 南京 210007)

0 引言

地下水中总硬度是评价水质的重要指标之一，地下水总硬度的经典测定方法是乙二胺四乙酸二钠滴定法。该方法操作复杂，终点不易判断，受温度影响大，干扰多，使用的氰化钾有剧毒。本文采用电感耦合等离子体原子发射光谱法分别测定地下水中的钙、镁离子的浓度，然后换算成碳酸钙的浓度，得出地下水中的总硬度[1-2]。采用该方法使用的试剂少，操作简便快速、准确度高、精密度好。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

Avio200电感耦合等离子体原子发射光谱仪，美国PerkinElmer公司；载气为氩气，纯度>99.99%。

钙标准溶液1 000 mg/L、镁标准溶液1 000mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心；标准物质GSB07—3163—2014(200745)，标准物质GSB07—3163—2014(200744)，购自环境保护部标准样品研究所；硝酸购自国药集团化学试剂有限公司；实验用水为高纯水，电阻率≥18.2×104Ω·m。

1.2 实验方法

1.2.1钙镁标准工作曲线的绘制

分别准确移取0、0.5、1、2、5、10、20 mL钙镁标准溶液置于100 mL容量瓶中，加入1%硝酸溶液，用水稀释至刻度后摇匀。得到0、5、10、20、50、100、200 mg/L的混合标准溶液。钙标准曲线回归方程为y=179 875.35x-1 215 097.92，相关系数为0.999 8；镁标准曲线回归方程为y=218 044.04x+299 896.44，相关系数为0.999 8。

1.2.2仪器工作条件

钙的波长为317.933 nm，镁的波长为285.213 nm，分析泵速1.5 mL/min，功率1 300 W，观测方式均为径向，辅助气流量0.3 L/min，雾化气流量0.8 L/min，等离子气流量15 L/min。

1.2.3样品分析

取一定体积的原水，如果不澄清则要先过滤再分析，按照仪器规程进样。

1.2.4计算公式

总硬度=2.497×cCa+4.118×cMg

总硬度以CaCO3计，单位为mg/L。

2 结果与讨论

2.1 分析线波长的选择

选用仪器推荐的第一分析线进行分析，实验表明钙的波长为317.933 nm，镁的波长为285.213 nm时干扰少，灵敏度高，信噪比低，在此波长下测得的标准物质在不确定度范围内。

2.2 方法检出限

按照样品的操作步骤，在同一条件下重复7次空白实验，计算7次结果的标准偏差S，并按下述公式计算方法检出限MDL=t(6,0.99)×S=3.143×0.042=0.13 mg/L，其中：t(6,0.99)=3.143。用乙二胺四乙酸二钠滴定法计算得到检出限为0.51mg/L。因此，用ICP-AES法测定总硬度检出限比EDTA-2Na法低[3]。

2.3 准确度实验

试验中采用两种标准物质GSB07—3163—2014(200744)及GSB07—3163—2014(200745)各分析6次，分别计算平均值以及相对误差，由表1可见相对误差在0.7% ～1.1%，符合分析要求。

表1 准确度实验

2.4 精密度实验

取3个实际地下水样品，分别重复测定6次，根据结果计算其平均值、标准偏差SD以及相对标准偏差RSD。由表2可知，地下水总硬度的相对标准偏差在1.4%～2.2 %，在可接受的范围内[4]。

表2 精密度实验 mg/L

2.5 两种方法分析对比

分析了3个实际样品，分别采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和EDTA-2Na两种方法测定，由表3可知，两种方法的相对偏差为0.09%～0.67%，满足实验室规范中的质控要求。两种方法分析对比试验数据见表3。

表3 两种方法分析对比试验

3 结语

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定地下水中总硬度，研究了其检出限、准确度和精密度。结果表明，该方法可用于测定地下水总硬度，检出限低，准确度高，精密度好，分析速度快，满足实验室规范中的质控要求。该分析方法可靠，与乙二胺四乙酸二钠滴定法分析结果无显著差异，可作为传统的乙二胺四乙酸二钠滴定法的替代方法。