电感耦合等离子体原子发射光谱法与原子吸收光谱法测定肥料中镍含量的试验研究

Experimental Study on the Measurement of Nickel Content in Fertilizers by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry and Atomic Absorption Spectrometry

杜建光 Jianguang DU , 王真 Zhen WANG , 殷慧敏 Huimin YIN , 刘学涛 Xuetao LIU , 王艳春 Yanchun WANG , 李鹏龙 Penglong LI , 陈敬君 Jingjun CHEN , 杨建华 Jianhua YANG

1 临沂市检验检测中心山东临沂 276007 Linyi Inspection and Testing Center, Linyi, Shandong 276007, China 2 大连理工大学辽宁大连 116024 Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China

Author notes:

Correspondence to: 杨建华(1972—)，女，博士，教授，从事化工、化学、高新无机分子筛膜材料设计与制备; xjyhm@126.com

摘要：

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法和原子吸收光谱法测定肥料中镍的含量，考察了两种方法的检出限、精密度和加标回收率。结果表明：电感耦合等离子体原子发射光谱法的检出限为10 μg/L，相对标准偏差为0.98%~1.53%，加标回收率为94.5%~95.4%；原子吸收光谱法的检出限为40 μg/L，相对标准偏差为1.14%~2.02%，加标回收率为93.0%~93.5%。两种方法均可满足肥料中镍含量的测定要求，电感耦合等离子体原子发射光谱法的测定结果更准确，操作更快捷。

关键词：

电感耦合等离子体原子发射光谱法; 原子吸收光谱法; 肥料; 镍; 测定;

Abstract：

Inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(ICP-AES) and atomic absorption spectrometry(AAS) are used to determine the content of nickel in fertilizers. The detection limit, precision and recovery of the two methods are investigated. The results show that the detection limit of ICP-AES is 10 μg/L, the relative standard deviation is 0.98%-1.53%, and the recovery is 94.5%-95.4%. The detection limit of AAS is 40 μg/L, the relative standard deviation is 1.14%-2.02%, and the recovery is 93.0%-93.5%. Both methods can meet the requirements for the determination of nickel content in fertilizers, but the determination results of ICP-AES are more accurate and the operation is faster.

Keyword：

inductively coupled plasma atomic emission spectrometry; atomic absorption spectrometry; fertilizer; nickel; measurement;

近年来，肥料中的有毒有害物质给土壤、生态以及作物带来了巨大威胁，对人体健康产生了间接影响^[1-2]。研究显示^[3-4]，镍作为重金属，具有引起炎症和神经衰弱、诱发鼻癌和肺癌、降低生育能力、致畸致突变等毒害作用。目前电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和原子吸收光谱法(AAS)是测定镍含量最常用的两种方法，ICP-AES法具有高精密度、低检出限和多元素同时测定等特点^[5]，AAS法具有光谱干扰少、选择性强等特点^[6]。本文通过试验，比较两种方法测定肥料中镍含量的检出限、精密度和加标回收率。

1 材料与方法

1.1 仪器

5800型电感耦合等离子体原子发射光谱仪，安捷伦科技(中国)有限公司；GTA120/240型原子吸收分光光度计，附有空气－乙炔燃烧器及镍空心阴极灯，安捷伦科技(中国)有限公司；SB-2.4型电热板，上海彭浦机械厂有限公司；AL204/01型分析天平，梅特勒－托利多仪器(上海)有限公司。

1.2 试剂

镍标准储备液：1 000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心。

镍标准溶液：50 μg/mL，移取镍标准储备液5.00 mL置于100 mL容量瓶中，加入盐酸5 mL，用水定容，混匀。

硝酸、盐酸：优级纯，国药集团化学试剂有限公司。

盐酸－硝酸混合酸：将盐酸与硝酸按体积比3∶1混合，放置20 min后使用。

高纯氩气：体积分数99.999%，山东泓达生物科技有限公司。

1.3 仪器主要工作参数

1.3.1 ICP-AES

观测方向：径向；测定谱线：231.604 nm；辅助器流量：1.00 L/min；雾化器流量：0.70 L/min；等离子体气流量：12.0 L/min；稳定时间15 s；观察高度8 mm。

1.3.2 AAS

波长：232.0 nm；狭缝：0.2 nm；灯电流：5.0 mA；空气流量：13.5 L/min；乙炔流量：2.0 L/min。

1.4 试样溶液的制备

称取试样约2 g置于100 mL烧杯中，用少量水湿润后，加入20 mL盐酸－硝酸混合酸并盖上表面皿，在电热板上微沸30 min后移开表面皿，继续加热蒸至近干取下，冷却后加2 mL盐酸，加热溶解，取下冷却，过滤，滤液收集于50 mL容量瓶中，滤干后用少量水冲洗3次以上，合并于滤液中，定容，混匀。

1.5 标准曲线的绘制

1.5.1 ICP-AES

分别移取镍标准溶液0、1.00、2.00、4.00、8.00、10.00 mL于6个100 mL容量瓶中，加入5 mL盐酸，用水定容，混匀。此标准系列溶液中镍的质量浓度分别为0、0.50、1.00、2.00、4.00、5.00 μg/mL。按1.3.1所述工作参数对仪器进行最佳工作条件设置，按镍标准系列溶液的质量浓度由低到高进行测定，以镍的质量浓度为横坐标，对应的发射强度为纵坐标，制作标准曲线。

1.5.2 AAS

分别移取镍标准溶液0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00 mL于6个100 mL容量瓶中，加入4 mL盐酸，用水定容，混匀。此标准系列溶液中镍的质量浓度分别为0、0.50、1.00、2.00、3.00、4.00 μg/mL。按1.3.2所述工作参数对仪器进行最佳工作条件设置，按镍标准系列溶液的质量浓度由低到高进行测定，以镍的质量浓度为横坐标，对应的吸光度为纵坐标，制作标准曲线。

1.6 样品溶液的测定

在与测定标准系列溶液相同的条件下，测定样品溶液中镍的吸光度或发射强度，在标准曲线上查出镍的质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 线性关系和检出限

2.1.1 ICP-AES

在0~5.00 μg/mL内，镍的质量浓度x与发射强度y呈线性关系(见图 1)，线性回归方程为y=2 598x+32.17(r=1.000)。

图 1

ICP-AES法测定肥料中镍含量的标准曲线

在仪器最佳工作条件下，用2.00 μg/mL的镍标准溶液，按照1.5.1试验方法平行测定11次，以3倍标准偏差计算方法的检出限为10 μg/L。

2.1.2 AAS

在0~4.00 μg/mL内，镍的质量浓度x与吸光度y呈线性关系(见图 2)，线性回归方程为y=0.063x+0.003(r=0.999)。

图 2

AAS法测定肥料中镍含量的标准曲线

在仪器最佳工作条件下，用2.00 μg/mL的镍标准溶液，按照1.5.2试验方法平行测定11次，以3倍标准偏差计算方法的检出限为40 μg/L。

ICP-AES法的检出限低至10 μg/L，其线性比AAS法更好。

2.2 仪器的精密度

选取2组不同镍含量的肥料，分别平行处理7份样品进行精密度试验，计算7次测定结果的相对标准偏差(RSD)，结果见表 1和表 2。

表 1

ICP-AES法的精密度试验结果(n=7)

样品	测定值w/(mg·kg^-1)							平均值w/(mg·kg^-1)	RSD/%
样品	1	2	3	4	5	6	7	平均值w/(mg·kg^-1)	RSD/%
S1	3.5	3.6	3.6	3.5	3.6	3.5	3.5	3.5	1.53
S2	10.0	10.0	9.9	10.1	10.0	10.2	10.1	10.0	0.98

表 2

AAS法的精密度试验结果(n=7)

样品	测定值w/(mg·kg^-1)							平均值w/(mg·kg^-1)	RSD/%
样品	1	2	3	4	5	6	7	平均值w/(mg·kg^-1)	RSD/%
S3	4.6	4.8	4.8	4.6	4.8	4.8	4.7	4.7	2.02
S4	11.2	11.2	11.1	11.4	11.1	11.4	11.3	11.2	1.14

对比表 1和表 2，ICP-AES法的精密度较好，RSD为0.98%~1.53%。

2.3 加标回收率

选取2组不同镍含量的肥料进行加标回收试验。准确称取2 g试样于100 mL烧杯中，加入一定量镍标准溶液，按照1.4对加标样品进行处理。滤液上机测定，ICP-AES与AAS法的加标回收率结果见表 3和表 4。

表 3

ICP-AES法的加标回收率

本底值m/μg	加标量m/μg	测定总量m/μg	回收率/%
7.26	2.00	9.15	94.5
5.11	5.00	9.88	95.4

表 4

AAS法的加标回收率

本底值m/μg	加标量m/μg	测定总量m/μg	回收率/%
9.10	2.00	10.97	93.5
5.25	5.00	9.90	93.0

由表 3和表 4可知，两种方法的加标回收率为93.0%~95.4%，加标回收率测定结果相近。

3 结语

ICP-AES与AAS法均可用于肥料中镍含量的测定，ICP-AES法的线性更好，检出限低至10 μg/L，RSD为0.98%~1.53%，加标回收率为94.5%~95.4%。相对于AAS法，ICP-AES法的测定结果更准确，操作更快捷。

ckwx 参考文献

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