1. Cible de détection
Dosage de 9 métaux lourds dans l'eau : cobalt (Co), nickel (Ni), cadmium (Cd), baryum (Ba), chrome (Cr), cuivre (Cu), lithium (Li), manganèse (Mn), strontium (Sr)
2. Aperçu
Cette solution est conforme à la norme ISO 11885 Qualité de l'eau — Dosage de certains éléments par spectrométrie d'émission optique à plasma inductif (ICP-OES). Cette norme internationale spécifie une méthode de dosage des éléments dissous, des éléments liés aux particules et de la teneur totale en éléments dans différents types d'eau (par exemple, eaux souterraines, de surface, brutes, potables et usées) pour les éléments suivants : aluminium, antimoine, arsenic, baryum, béryllium, bismuth, bore, cadmium, calcium, chrome, cobalt, cuivre, gallium, indium, fer, plomb, lithium, magnésium, manganèse, molybdène, nickel, phosphore, potassium, sélénium, silicium, argent, sodium, strontium, soufre, étain, titane, tungstène, vanadium, zinc et zirconium.
3. Introduction
La pollution de l'eau par les métaux lourds est un problème de plus en plus préoccupant, et l'analyse scientifique et précise de ces métaux dans l'eau est devenue essentielle à la surveillance environnementale. Les résultats des tests montrent que les limites de détection, la précision, l'exactitude et les taux de récupération de la méthode pour neuf éléments (cobalt, nickel, cadmium, baryum, chrome, cuivre, lithium, manganèse et strontium) sont conformes aux exigences des directives techniques, ce qui démontre que toutes les conditions analytiques du laboratoire répondent aux exigences des tests. Comparée à la spectrophotométrie d'absorption atomique, la spectrométrie d'émission optique à plasma à couplage inductif (ICP-OES) offre l'avantage d'une détermination simultanée de plusieurs éléments et constitue une méthode analytique simple et rapide, capable d'analyser les neuf éléments.
4. Préparation aux tests
4.1 HKL-11885 ICP pour la détermination de certains éléments dans l'eau
1) Débit de gaz du nébuliseur : 0,70 L/min
2) Débit de gaz de refroidissement plasma : 1,0 L/min
3) Débit de gaz auxiliaire : 0,20 L/min
4) Puissance RF : 1300 W
5) Temps de prélèvement de l'échantillon : 30 s (vue radiale)
4.2 Réactifs
1) Solution étalon de calibration mixte à 24 éléments : concentration de 100 µg/ml
2) Acide nitrique (HNO₃) : Réactif garanti
3) Argon et azote : Pureté ≥ 99,999 %
4) Eau ultrapure : Résistivité >18,2 MΩ ·cm
4.3 Établissement des courbes standard
En raison des variations des valeurs de réponse de l'instrument pour différents éléments, deux courbes standard distinctes ont été préparées.
La courbe 1 a été utilisée pour le dosage du Co, du Ni, du Cd et du Ba. Un aliquot de 5,00 ml d'une solution étalon mixte à 100 µg/ml a été dilué à 50 ml avec de l'acide nitrique (HNO₃) à 99 %, ce qui a permis d'obtenir une solution mère à 10 µg/ml. Six fioles jaugées de 100 ml ont été préparées avec respectivement 0,00, 1,00, 2,00, 4,00 et 7,00 ml de cette solution mère, diluée avec de l'acide nitrique (HNO₃) à 99 %, ce qui a permis d'obtenir des concentrations étalons de 0,00, 0,10, 0,20, 0,40 et 0,70 mg/L.
La courbe 2 a été utilisée pour le dosage du Cr, du Cu, du Li, du Mn et du Sr. De même, un aliquot de 5,00 ml d'une solution étalon mixte à 100 µg/ml a été dilué à 50 ml avec de l'acide nitrique (HNO₃) à 99 % (1+99), ce qui a permis d'obtenir une solution mère à 10 µg/ml. Six flacons de 100 ml ont été préparés avec respectivement 0,00, 1,00, 2,00, 4,00 et 5,00 ml de cette solution mère, ce qui a permis d'obtenir des concentrations étalons de 0,00, 0,10, 0,20, 0,40 et 0,50 mg/L. Les mesures ont été effectuées à des longueurs d'onde optimales ou sous-optimales, et les coefficients de corrélation (R) pour chaque élément sont indiqués dans le tableau 1.
5. Procédure de test
Prétraitement des métaux solubles dans les eaux de surface et souterraines propres : après prélèvement, l’eau est filtrée sur une membrane de 0,45 µm, les 50 à 100 ml initiaux de filtrat étant éliminés. Un volume représentatif de l’échantillon filtré est ensuite prélevé et acidifié avec de l’acide nitrique (1+1) à un pH < 2 pour sa conservation avant analyse instrumentale.
6. Résultats et erreurs
6.1 Limite de détection de la méthode (MDL)
Comme aucune substance cible n'a été détectée dans les blancs réactifs, des échantillons dont la concentration était environ 3 à 5 fois supérieure à la limite de détection estimée ont été analysés en sept répétitions. L'écart type (S) a été calculé et la limite de détection a été déterminée à l'aide de la formule prescrite.
6.2 Écart type
Les limites de détection (LD) de neuf éléments (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) ont été déterminées à des concentrations 3 à 5 fois supérieures à la LD estimée. Comme indiqué dans le tableau ci-dessous, les LD variaient de 0,001 à 0,009 mg/L, avec des limites de déclaration (LD) comprises entre 0,004 et 0,036 mg/L, toutes nettement inférieures aux exigences réglementaires.
6.3 Précision
La précision désigne le degré de concordance entre des mesures répétées d'un échantillon homogène dans des conditions contrôlées, reflétant l'erreur aléatoire de la méthode analytique. Une erreur aléatoire plus faible indique une précision plus élevée. La précision a été évaluée à faibles, moyennes et fortes concentrations (tableau 2). L'écart-type relatif (RSD) variait de 0,39 % à 5,35 %, démontrant une bonne répétabilité. À l'exception du lithium à faibles concentrations, tous les éléments ont présenté de faibles RSD, confirmant la stabilité des performances de l'instrument et la faible variabilité de la procédure.
6.4 Résumé de la précision
L'exactitude est couramment utilisée pour évaluer la conformité entre les résultats analytiques (mesures uniques ou moyennes de mesures répétées) obtenus par une procédure analytique spécifique et la valeur de référence. L'exactitude d'une méthode ou d'un système analytique reflète la somme des erreurs systématiques et aléatoires, et constitue un indicateur complet de la fiabilité des résultats. Dans cette étude, l'exactitude de neuf éléments (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) a été testée à trois niveaux de concentration, comme indiqué dans le tableau 3. L'écart relatif variait de -8,70 % à -0,38 %. La plupart des éléments présentaient des valeurs inférieures à la plage de contrôle qualité, le chrome affichant une exactitude particulièrement faible, probablement en raison d'interférences importantes.
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6.5 Résumé de la récupération des pics
Le taux de récupération est un autre indicateur clé de l'exactitude. Des quantités connues de matériaux de référence certifiés ont été ajoutées à des échantillons réels, et les taux de récupération ont été calculés. Comme le montre le tableau 4, les taux de récupération des neuf éléments (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) se situaient entre 90 % et 110 %, ce qui indique des erreurs aléatoires et systématiques minimales et confirme la stabilité et la fiabilité du processus analytique.
7. Conclusions
Par le biais de tests analytiques portant sur les limites de détection, la précision, l'exactitude et le taux de récupération des ajouts pour neuf éléments (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) :
(1) Limites de détection : 0,001–0,009 mg/L Limites de quantification : 0,004–0,036 mg/L Nettement inférieures aux limites de détection définies par la méthode.
(2) Précision : L'écart type relatif (RSD) variait de 0,39 % à 5,35 %, démontrant une bonne répétabilité.
(3) Précision : Le biais relatif variait de -8,70 % à -0,38 %
(4) Les taux de récupération des pics étaient compris entre 90 % et 110 %.