1. Alvo de Detecção
Determinação de 9 metais pesados na água: cobalto (Co), níquel (Ni), cádmio (Cd), bário (Ba), cromo (Cr), cobre (Cu), lítio (Li), manganês (Mn), estrôncio (Sr)
2. Visão geral
Esta solução está em conformidade com a norma ISO 11885 Qualidade da água — Determinação de elementos selecionados por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). Esta Norma Internacional especifica um método para a determinação de elementos dissolvidos, elementos ligados a partículas e teor total de elementos em diferentes tipos de água (por exemplo, subterrânea, superficial, bruta, potável e residual) para os seguintes elementos: alumínio, antimônio, arsênio, bário, berílio, bismuto, boro, cádmio, cálcio, cromo, cobalto, cobre, gálio, índio, ferro, chumbo, lítio, magnésio, manganês, molibdênio, níquel, fósforo, potássio, selênio, silício, prata, sódio, estrôncio, enxofre, estanho, titânio, tungstênio, vanádio, zinco e zircônio.
3. Introdução
A poluição da água por metais pesados está se tornando cada vez mais grave, e a análise científica e precisa desses metais tornou-se uma tarefa essencial no monitoramento ambiental. Os resultados dos testes mostram que os limites de detecção, a precisão, a exatidão e as taxas de recuperação de adição de padrão para nove elementos (cobalto, níquel, cádmio, bário, cromo, cobre, lítio, manganês e estrôncio) atendem aos requisitos das diretrizes técnicas, demonstrando que todas as condições analíticas de laboratório atendem aos requisitos dos testes. Comparada à espectrofotometria de absorção atômica, a espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado oferece as vantagens da determinação simultânea de múltiplos elementos e um método analítico simples e rápido, capaz de analisar todos os nove elementos.
4. Preparação para o teste
4.1 HKL-11885 ICP para determinação de elementos selecionados em água
1) Fluxo de gás do nebulizador: 0,70 L/min
2) Fluxo de gás de resfriamento do plasma: 1,0 L/min
3) Fluxo de gás auxiliar: 0,20 L/min
4) Potência de RF: 1300 W
5) Tempo de absorção da amostra: 30 s (vista radial)
4.2 Reagentes
1) Solução padrão de calibração mista de 24 elementos: Concentração de 100 µg/ml
2) Ácido nítrico (HNO₃): Reagente garantido
3) Argônio e nitrogênio: Pureza ≥99,999%
4) Água ultrapura: Resistividade 18,2 MΩ · cm
4.3 Estabelecimento de Curvas Padrão
Devido às variações nos valores de resposta do instrumento para diferentes elementos, foram preparadas duas curvas padrão separadas.
A curva 1 foi utilizada para a determinação de Co, Ni, Cd e Ba. Uma alíquota de 5,00 mL de uma solução padrão mista de 100 µg/mL foi diluída para 50 mL com HNO₃ (1+99), resultando em uma solução estoque de 10 µg/mL. Seis balões volumétricos de 100 mL foram preparados com 0,00, 1,00, 2,00, 4,00 e 7,00 mL da solução estoque, diluída com HNO₃ (1+99), resultando em concentrações padrão de 0,00, 0,10, 0,20, 0,40 e 0,70 mg/L.
A curva 2 foi utilizada para a determinação de Cr, Cu, Li, Mn e Sr. De forma semelhante, uma alíquota de 5,00 ml de uma solução padrão mista de 100 µg/ml foi diluída para 50 ml com HNO₃ (1+99), resultando em uma solução estoque de 10 µg/ml. Seis frascos de 100 ml foram preparados com 0,00, 1,00, 2,00, 4,00 e 5,00 ml da solução estoque, resultando em concentrações padrão de 0,00, 0,10, 0,20, 0,40 e 0,50 mg/L. As medições foram realizadas em comprimentos de onda ótimos ou subótimos, e os coeficientes de correlação (R) para cada elemento estão listados na Tabela 1.
5. Procedimento de teste
Pré-tratamento de metais solúveis em águas superficiais e subterrâneas limpas: Após a coleta da amostra, a água é filtrada através de um filtro de membrana de 0,45 µm, descartando-se os primeiros 50–100 ml do filtrado. Um volume representativo da amostra filtrada é então coletado e acidificado com ácido nítrico (1+1) até pH < 2 para preservação antes da análise instrumental.
6. Resultados e Erros
6.1 Limite de Detecção do Método (MDL)
Como nenhuma substância alvo foi detectada nos brancos de reagentes, amostras com concentrações aproximadamente 3 a 5 vezes superiores ao LDM estimado foram analisadas em sete medições replicadas. O desvio padrão (S) foi calculado e o LDM foi determinado utilizando a fórmula prescrita.
6.2 Desvio Padrão
Os limites de detecção (MDLs) para nove elementos (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) foram determinados em concentrações de 3 a 5 vezes o MDL estimado. Como mostrado na tabela abaixo, os MDLs variaram de 0,001 a 0,009 mg/L, com limites de notificação (RLs) entre 0,004 e 0,036 mg/L, todos significativamente inferiores aos requisitos regulamentares.
6.3 Precisão
A precisão refere-se ao grau de concordância entre medições repetidas de uma amostra homogênea sob condições controladas, refletindo o erro aleatório do método analítico. Um erro aleatório menor indica maior precisão. A precisão foi avaliada em concentrações baixas, médias e altas (Tabela 2). O desvio padrão relativo (DPR) variou de 0,39% a 5,35%, demonstrando boa repetibilidade. Com exceção do lítio em baixas concentrações, todos os elementos apresentaram baixos DPRs, confirmando o desempenho estável do instrumento e a mínima variabilidade do procedimento.
6.4 Resumo de Precisão
A exatidão é comumente usada para avaliar a conformidade entre os resultados analíticos (medições únicas ou médias de medições repetidas) obtidos por um procedimento analítico específico e o valor verdadeiro assumido ou aceito. A exatidão de um método ou sistema analítico reflete a combinação dos erros sistemáticos e aleatórios, servindo como um indicador abrangente da confiabilidade dos resultados. Neste estudo, a exatidão de nove elementos (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) foi testada usando três níveis de concentração, conforme apresentado na Tabela 3. O desvio relativo variou de -8,70% a -0,38%. A maioria dos elementos apresentou valores inferiores dentro da faixa de controle de qualidade, com o cromo apresentando exatidão notavelmente menor, provavelmente devido a interferências significativas.
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6.5 Resumo da recuperação de picos
A recuperação do padrão adicionado é outra métrica fundamental para avaliar a precisão. Quantidades conhecidas de materiais de referência padrão foram adicionadas a amostras reais, e as taxas de recuperação foram calculadas. Como mostrado na Tabela 4, as taxas de recuperação para os nove elementos (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr) variaram entre 90% e 110%, indicando erros aleatórios e sistemáticos mínimos e confirmando a estabilidade e a confiabilidade do processo analítico.
7. Conclusões
Por meio de testes analíticos de limites de detecção, precisão, exatidão e recuperação de pico para nove elementos (Co, Ni, Cd, Ba, Cr, Cu, Li, Mn, Sr):
(1) Limites de detecção: 0,001–0,009 mg/L Limites de quantificação: 0,004–0,036 mg/L Significativamente inferiores aos limites de detecção definidos pelo método.
(2) Precisão: O desvio padrão relativo (RSD) variou de 0,39% a 5,35%, demonstrando boa repetibilidade.
(3) Precisão: O viés relativo variou de -8,70% a -0,38%
(4) As taxas de recuperação de picos ficaram entre 90% e 110%.