BEKRÄFTELSE SS 02 81 50 SIS/TK 424 Fastställd 1993-05-12 Datum 2004-11-05 Utgåva 2 Vattenundersökningar Bestämning av metaller med atomabsorptionsspektrometri i flamma Allmänna principer och regler Water analysis Determination of metals by atomic absorption spectrometry, atomization in flame General principles and guidelines Copyright SIS. Reproduction in any form without permission is prohibited.
Efter översyn av rubricerad svenska standard har ansvarig SIS/TK beslutat att det tekniska innehållet i standarden skall fortsätta att gälla som svensk standard. Observera att uppgifter i standarden om handläggande svenskt standardiseringsorgan, adress- och telefonuppgifter m.fl. uppgifter kan ha blivit inaktuella till följd av organisationsförändringar. BST, HSS, IKH, MNC, SMS, STG och TKS finns inte som standardiseringsorgan idag. Deras verksamheter sköts idag av SIS. Detsamma gäller delvis ITS. Aktuella uppgifter beträffande SIS och handläggande SIS/TK framgår av detta försättsblad. Normativa hänvisningar (referenser) som i förekommande fall förtecknas i denna svenska standard kan ha ersatts av ny utgåva, av annan svensk standard eller kan ha upphävts utan att ersättas av annan svensk standard. Uppgifter om gällande svensk standard framgår av SIS Katalog över svensk standard. SIS Förlag AB säljer såväl gällande som tidigare gällande (men numera upphävd) svensk standard. Om det råder oklarhet i något avseende huruvida bekräftad äldre svensk standard bör eller kan tillämpas i en situation kan hänvändelse ske till det verksamhetsområde (SIS/VO) som handlägger standarden. Upplysningar om sakinnehållet i standarden lämnas av SIS, Swedish Standards Institute, telefon 08-555 520 00. Standarder kan beställas hos SIS Förlag AB som även lämnar allmänna upplysningar om svensk och utländsk standard. Postadress: SIS Förlag AB, 118 80 STOCKHOLM Telefon: 08-555 523 10. Telefax: 08-555 523 11 E-post: sis.sales@sis.se. Internet: www.sis.se
SIS - Standardiseringskommissionen i Sverige SVENSK STANDARD SS 02 81 50 Handläggande organ Fastställd Utgåva Sida SIS-STG 1993-05-12 2 1 (7) SIS FASTSTÄLLER OCH UTGER SVENSK STANDARD SAMT SÄLJER NATIONELLA OCH INTERNATIONELLA STANDARDPUBLIKATIONER Vattenundersökningar Bestämning av metaller med atomabsorptionsspektrometri i flamma Allmänna principer och regler Water analysis Determination of metals by atomic absorption spectrometry, atomization in flame General principles and guidelines. lnnehåll 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Orientering Omfattning och tillämpning Referenser Definitioner Princip Störningar Kemikalier och lösningar Utrustning Provtagning och provberedning Kalibrering Bestämning Resultat Litteratur 0 Orientering Denna standard överensstämmer med dansk standard DS 259, finsk standard SFS 3044 och norsk standard NS 4770. Utgåva 2 skiljer sig från utgåva 1 genom att definitionsavsnittet är omarbetat samt proceduren för rengöring av utrustning är förändrad. 1 Omfattning och tillämpning Denna standard behandlar allmänna principer och regler för bestämning av metaller i vatten, slam och sediment med atomabsorptionsspektrometri i flamma. Standarden är avsedd att användas tillsammans med standarder som omfattar speciella anvisningar för bestämning av de enskilda metallerna. Se referenser. Den lägsta metallhalt som kan bestämmas (metodens detektionsgräns) anges i respektive standard, som också ger upplysning om känslighet och optimalt mätområde. Detektionsgränserna för vattenprov kan sänkas genom anrikning av metallerna genom extraktion så som anges i SS 02 81 49 eller genom bestämning med grafitugn enligt SS 02 81 83 och SS 02 81 84. Extraktion bör också tillämpas vid analys av prov med hög halt lösta salter, till exempel havsvatten, för att eliminera störningar. Anrikningsförfarandet är baserat på tillsats av en komplexbildare; det bildade metallkomplexet extraheras därefter med ett organiskt lösningsmedel. Det optimala matområdet beror på fotometerns utformning och påverkas av val av våglängd och andra parametrar vid mätningen. Särskilt låga detektionsgränser kan uppnås med s k flamlös atomabsorption. Denna teknik, som fordrar speciell utrustning, omfattas ej av denna standard. Standarder kan beställas hos SIS som även Iämnar all- Upplysningar om sakinnehållet i standarden Iämnas av SIS-STG. männa upplysningar om svensk och utländsk standard. Telefon: 08-13 62 50. Telefax: 08-618 61 28 Postadress : SIS, Box 3295, 103 66 STOCKHOLM Telefon: 08-613 52 00. Telefax: 08-11 70 35 Prisgrupp J Tryckt i juni 1993
Vattenundersökningar Bestämning av metaller med atomab- SVENSK STANDARD SS 02 81 50 sorptionsspektrometri i flamma Allmänna principer och regler Utgåva 2 Sida 2 Metodens optimala matområde kan utökas mot högre halter genom att man späder provlösningarna. Standarden medger bestämning av såväl vattenlösliga (filtrerad eller ofiltrerad fraktion) som syrauppslutna metaller i vattenprov, för slam och sediment beskrivs enbart bestämning av syralösliga metaller (se avsnitt 3, Definitioner). 2 Referenser SS 02 81 49 Vattenundersökningar Metallhalt i vatten, slam och sediment Bestämning med atomabsorptionsspektrometri i flamma Extraktion SS 02 81 52, utg 2 SS 02 81 60, utg 2 SS 02 81 61, utg 2 Vattenundersökningar Atomabsorptionsspektrometri i flamma Speciella anvisningar för aluminium, bly, järn, kadmium, kobolt, koppar, krom, mangan, nickel och zink Vattenundersökningar Atomabsorptionsspektrometri ma Speciella anvisningar för natrium och kalium Vattenundersökningar Atomabsorptionsspektrometri ma Speciella anvisningar för kalcium och magnesium 3 Definitioner i flami flamkarakteristisk koncentration: Den metallhalt som vid mätning i atomabsorptionsspektrometer absorberar 1 % av strålningen Detta kan uttryckas matematiskt: karakteristisk koncentration = där c = kalibreringslösningens koncentration A = kalibreringslösningens absorbans (absorbansen 0,0044 motsvarar 1 % absorption) detektionsgräns: Den lägsta detekterbara metallhalten Detektionsgränsen anges som tre gånger standardavvikelsen vid upprepade mätningar av en låg koncentration (nära detektionsgränsen). filtrerat prov: Prov som innehåller de lösta metallföreningar som passerar genom ett membranfilter med en porvidd av 0,45 ofiltrerat prov: Prov som innehåller lösta metallföreningar samt metallföreningar som går i lösning efter konservering med salpetersyra syrauppslutna metaller: Metallföreningar som är lösta sedan provet uppslutits med salpetersyra 4 Princip 4.1 Allmän princip Vid bestämning av lösta metaller i vatten filtreras provet och konserveras med salpetersyra. Vid bestämning av syrauppslutna metaller i vatten uppsluts ett konserverat prov genom upphettning med salpetersyra i slutet kärl vid 120 O C. Prover av slam eller sediment vägs in våta eller torkade och uppsluts, varefter analysen fortsätter med vätskefasen. Slutbestämning sker med konventionell atomabsorptionsteknik. Resultatet anges som mängd metall per liter vatten respective per kilogram torr substans slam eller sediment. 4.2 Princip för atomabsorptionsspektrometri Om ett grundämne i sitt atomära grundtillstånd får ett tillräckligt stort energitillskott övergår elektroner från en energinivå till en högre. Om elektronen återgår till sitt grundtillstånd avges den frigjorda energin i form av strålning (emissionsstrålning) med en för varje grundämne och energitillstånd specifik våglängd (s k resonanslinje). Denna strålning kan absorberas av oexciterade atomer av samma grundämne.
Vattenundersökningar Bestämning av metaller med atomab- SVENSK STANDARD SS 02 81 50 sorptionsspektrometri i flamma Allmänna principer och regler Utgåva 2 Sida 3 I atomabsorptionsspektrometrin strävar man efter att överföra det ämne som skall bestämmas i provet till atomer i sitt grundtillstånd (atomisering). Genom atommolnet leds ljus vars våglängd är precis den ifrågavarande resonansvåglängden. Absorbansen är direkt proportionell mot koncentrationen av det ämne som skall undersökas i provet. Den vanligast använda ljuskällan är den s k hålkatodlampan. Den är fylld med inert gas, och katoden innehåller det ämne som skall bestämmas. En annan typ av lampor är EDC (electrodeless discharge lamp). Dessa har hög intensitet och kan vara fördelaktiga, t ex vid bestämning av bly och kadmium. I denna standard används den s k flammetoden, varvid det flytande provet finfördelas till en aerosol och atomiseras i brännarens flamma. Ovidkommande strålning tas bort med hjälp av en monokromator och strålningens intensitet mäts med en fotomultiplikator. Provets halt av ämnet i fråga bestäms genom att jämföra den uppmätta absorbansen med absorbansen hos kalibreringslösningar med känd halt av ämnet. 5 Störningar Största försiktighet bör iakttas vid hantering av prover för bestämning av metaller med atomabsorption. Risk för kontaminering av speciellt bly, järn och zink är mycket stor. Detektionsgränsen för de element som beskrivs i denna standard ligger i området 0,005-0,06 mg/l. Metallhalter i naturliga opåverkade vatten är ofta lägre än dessa detektionsgränser. Kontamineringsriskerna måste hållas under ständig uppsikt. På samma sätt kan förlust genom sorption eller medfällning av den metall som skall bestämmas påverka resultatet i hög grad. Också valet av provtagningsutrustning kan påverka resultatet. 5.1 Kemiska störningar Kemisk störning uppkommer genom bildning av en kemisk förening, som förhlndrar atomisering av det undersökta ämnet. En sådan störning kan ofta elimineras genom att man låter atomiseringen ske vid högre temperatur, t ex genom att använda dinitrogenoxid och acetylen vid förbränningen. I de fall, då störningen beror på att en svårt dissocierbar oxid bildas, kan störningen elimineras genom att en reducerande flamma används. Ett annat sätt att minska den kemiska störningen är att tillsätta ett ämne som binder det störande ämnet. Vid bestämning av jordalkalimetaller kan t ex fosfaternas störande inverkan elimineras genom tillsats av ett lantansalt. I de fall störningen inte kan elimineras kan dess inverkan minskas genom utspädning av provet, genom att till kalibreringslösningarna sätta motsvarande mängd störande ämne eller genom att använda additionsmetoden (se avsnitt 9). 5.2 Joniseringsstörningar Joniseringsstörningar inträffar när atomiseringstemperaturen är så hög att elektroner lämnar de metaller som skall bestämmas. Därigenom bildas positivt laddade joner, vilka ej absorberar vid resonansvåglängden. De lättjoniserade alkalimetallerna kan förorsaka störningar genom att de minskar joniseringen av den sökta metallen. På grund av minskad normal jonisering ökar antalet i grundtillståndet varande atomer, vilket ökar resonansabsorptionen; resultatet blir då felaktigt. Båda dessa störningar kan minskas genom att man till prov och kalibreringslösningar sätter en dominerande mängd av en metall, som har lägre joniseringspotential än den metall som skall bestämmas eller som stör. (Joniseringspotentialen är för Li > Na > K > Rb > Cs.) Joniseringsstörningen kan också reduceras om man använder en flamma med lägre temperatur. 5.3 Spektralstörningar De atomära spektrala störningarna är i atomabsorption mycket sällsynta. I mätningen används linjespektrats resonanslinjer, och för var och en av dem är linjebredden, när strålningen kommer från en hålkatodlampa, mycket smal. Däremot kan flammans emission och icke atomär absorption störa mer. Flammans emission är kontinuerlig och dess störning elimineras i moderna apparater genom att modulerad mätning används. 5.4 Matrixeffekter Om provet innehåller fasta partiklar eller höga halter av organiska ämnen uppkommer störningar genom ljusspridning och ospecifik absorption. Verkan av denna bakgrundsstörning och det därav föranledda felet växer när våglängden minskar. Vid atomabsorption med flamma är bakgrundskorrigering med deuteriumlampa vanligast. Bakgrundskorrigering skall alltid användas om det inte kan visas att den inte har någon effekt.
Vattenundersökningar Bestämning av metaller med atomab- SVENSK STANDARD SS 02 81 50 sorptionsspektrometri i flamma Allmänna principer och regler Utgåva 2 Sida 4 Även närvaro av höga halter lösta salter, speciellt natriumklorid i havsvatten, kan resultera i störningar genom ospecifik absorption. Vatten med hög halt lösta salter skall behandlas med komplexbildare och extraheras före bestämning. 5.5 Fysikaliska störningar Fysikaliska störningar orsakas av att provlösningen har från kalibreringslösningen avvikande fysikaliska egenskaper, exempelvis hög viskositet eller ytspänning. Vid sådana fall måste kalibrering göras enligt additionsmetoden (se avsnitt 9). 6 Kemikalier och Iösningar Vid provberedning, kalibrering och analys enligt denna standard skall, om inget annat anges, endast kemikalier och lösningar av hög renhet användas, liksom endast avjoniserat vatten eller vatten av motsvarande renhet. Nedan anges enbart de kemikalier och lösningar som är gemensamma för bestämning av ett flertal metaller. Se vidare de standarder som anges i avsnitt 1. 6.1 Salpetersyra, konc Salpetersyra, koncentrerad, HNO 3 (densitet 1,40 g/ml) 6.2 Salpetersyra, ca 7 mol/l 6.3 Salpetersyra, ca 1 mol/l Om den koncentrerade salpetersyran innehåller metaller skall den destilleras enligt ytförångningsprincipen i en destillationsapparat av kvartsglas eller teflon. Destillationen skall utföras i dragskåp. Sätt försiktigt och under omrörning en volymdel koncentrerad salpetersyra (6.1) till en volymdel vatten. Späd salpetersyra, konc (6.1) 14 ggr med vatten. 6.4 Förbränningsgas Acetylen, C 2 H 2. Normal svetsgaskvalitet är tillräcklig. 6.5 Oxidationsgas Aceton, alltid närvarande i gastuber med acetylen, kan i vissa fall skada brännaren. Använd därför aldrig acetylen från tuber där trycket understiger 500 kpa. 6.5.1 Luft Komprimerad luft från en kompressor eller från en gastub. Luften skall filtreras så att den är fri från olja, vatten och andra främmande substanser. 6.5.2 Lustgas Dinitrogenoxid (lustgas), N 2 O. Den normala renhetsgraden av gas som erhålls vid köp i tub är tillräcklig. 7 Utrustning All utrustning av glas eller plast (som inte bör användas till andra typer av analyser) behandlas på följande sätt: 7.1 Atomabsorptionsspektrometer 1 Förvara utrustningen i salpetersyra (6.2) i minst 24 h före användningen. 2 Skölj med avjoniserat vatten minst tre gånger. För analyser i det lägsta haltområdet rekommenderas en mer omfattande diskmetod (se SS 02 81 83, AAS-grafitugn). Atomabsorptionsspektrometer, utrustad med lämpliga lampor. Brännardelen skall ha effektiv gasavsugningsanordning. 7.2 Membranfilter Membranfilter, med en porvidd av 0,45 Tvätta filtren och filterhållaren före användning med salpetersyra (6.3) och skölj upprepade gånger med avjoniserat vatten. Filterhållaren får inte vara av metall. 7.3 Provflaskor Flaskor av polyeten- eller polypropenplast. Flaskor och proppar ska vara av ofärgat material. Metaller absorberas lätt på väggarna i glas- och plastkärl. Diskningen är därför viktig (se punkt 7).