• Nie Znaleziono Wyników

Szybka spektograficzna metoda oznaczania całkowitej zawartości mikroelementów (Cu, Co, Ni) w glebach mineralnych

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Szybka spektograficzna metoda oznaczania całkowitej zawartości mikroelementów (Cu, Co, Ni) w glebach mineralnych"

Copied!
8
0
0

Pełen tekst

(1)

JAN GLIŃSKI, ANDRZEJ GRAJPEL

A R A PID SPE C TR O G R A PH IC M ETHOD

FOR D ETERM IN A TIO N O F TO TAL TRACE ELEM ENTS CONTENT (Cu, Co, Ni) IN M IN ERA L SO ILS

D epartm ent of Soil Science, A gricultural College, Lublin. Head — Prof. Dr B. D o­ brzański

INTRODUCTION

W ith th e p ro blem of th e use of th e em ission sp e ctral an alysis for d e te rm in a tio n of tra c e elem en ts in soils deal: M i t c h e l l , S c o t t , D a v i d s o n , I v a n o v , L a p p i , M ä k i t i e , O e r t e l , R o g e r s , S c h a r r e r , J u d e i , S h i m p , Z i r i n , S t e w a r d and oth ers.

In th e D e p a rtm e n t of Soil Science of th e A g ric u ltu ra l College in L u b lin stu dies h av e b een u n d e rta k e n to develop a rap id sp ectro g rap h ic m eth o d for d e te rm in a tio n of tra c e elem ents in soils, being m ore im p o r­ ta n t fro m th e p o int of v iew of a g ric u ltu re . T his m eth o d o u g h t to be su ita b le for serial d e te rm in a tio n a t th e low est possible cost and ex p e n ­ d itu re of w orking tim e com patible w ith keeping d e te rm in a tio n e rro rs w ith in th e lim its perm issib le fo r a g ric u ltu ra l purposes.

T he m eth o d w o rk ed o u t b y au th o rs is based m ain ly on pap ers by Ś w i ę t о s ł a w s к a, H e l d [5, 6, 7], a nd C z a k o w [1, 2, 3] and R usanow .

EXPERIM ENTAL

S a m p l e p r e p a r a t i o n . 1 kg. of a soil sam ple is ta k e n for a n a ­ lysis. 50 g. of th e sam ple a re g ro u n d in a n agate m o rta r an d screened th ro u g h a 0,06 m m ., ny lon sieve. T he sam ple is o v e n -d ried a t 105°C, u n til c o n stan t w eig h t is reach ed; th e n 4 g. each of it a re w eighed off and p laced in tw o p o rcelain crucibles. In b oth crucibles are added in te rn a l sta n d a rd s of 7,5 p.p.m . Ag and 15 p.p.m . Pd. S u b seq u en tly , additions of Cu, Co, Ni (10 p.p.m . each) are in tro d u c ed in to one of th e crucibles. T he soil/liquid ratio is 4 : 1 . A fte r e v e ry ad d itio n th e sam ples a re o v en -d ried

(2)

74 J. Gliński, A. Grajpel

for 5 h o u rs a t 150°C. A fte r additions an d d rying, th e sam ples are grou nd slig h tly in an ag ate m o rta r an d th e n m ix ed in a glass co n tain er d u rin g 1 h o u r by m eans of a rev o lv ing m ix er.

E x c i t a t i o n o f s a m p l e s . The sam ples p re p a re d for analysis w e re excited by th e siftin g m eth o d. This m eth o d is based on p o u rin g th e sam ple from special glass co n tain er into a n an aly tical gap b e tw e en tw o v e rtic a lly placed g rap h ite electrodes. The sam ples w ere excited in a n a lte rn a tin g c u rre n t arc (12 A) a c tiv ate d by a sp a rk fro m th e F eu ssn er g en erato r. The tim e of arcing and arc b rea k w as chosen a t th e ratio 1 : 1 sec., w h e re b y a considerable decrease of b ack grou nd in te n sity w as o b ta­ ined. Each sam ple w as arcing 6 tim es, reco rd in g its sp ectra on 2 plates.

W o r k i n g c o n d i t i o n s

Large Higler E 478 prism spectrograph (quartz optics)

0,020 mm.

1 lens

activated alternating current arc

graphite electrodes of Czechoslovak production: Koblo, Topolcany, Type S U -104

6 mm

10 sec. 50—100 mg. A gfa-B lau Hart

w ith m ultiplets of iron in the w ave-lengths range of 3157—3225 Â through a 7-step filter

developer Agfa 1, temp. 18°C. Cu 3274 Ä — Ag 3280 A Co 3453 Ä — Pd 3421 A Ni 3414 Ä — Pd 3421 A

recording H ilger m icrophotom eter

0,1— 100 p.p.m.

CALCULATIONS AND RESULTS

The m ain d ifficu lty in soil analysis by th e sp e ctral m eth o d lies in th e im possibility of p re p a rin g stan d ard s. F or th a t reason, to d eterm in e th e tra c e elem ents c o n cen tratio n in soil sam ples one of th e ad d ition m eth o d s w as chosen — th e se m iq u a n tita tiv e m eth o d of “only one ad d in g ” using a lin e a r e x tra p o la tio n b y Ś w i ę t o s ł a w s k a [6]. This m eth o d consists in in tro d u cin g into th e sam ple one ad d itio n of th e elem en t u n d e r exam in atio n.

The u nk n o w n co n cen tratio n x of th e e lem en t u n d e r in v estig atio n m ay be com puted as follows:

Spectrograph: Width of slit: O ptical system

before the slit: Excitation source: Electrodes: A nalytical gap: Exposure time:

Q uantity of poured out sample:

Plates:

P late calibration: D eveloping conditions: A nalytical lines:

Photom etric m easure­ m ents :

(3)

A spectrographic m ethod of Cu, Co, N i determ ination is soils 75 Z

w here:

I

z — th e am o u n t ex pressed in c o n cen tratio n u n its of th e ele­ m e n t added,

J x — in te n s ity of th e an aly tic a l line for th e analyzed elem en t in th e sam ple containing x of th e elem ent,

J x + z — in te n sity of th e an a ly tic a l line for th e analy zed elem en t in th e sam ple containing x + z of th a t elem ent,

J t x — back g ro u n d in te n sity n e a r th e an a ly tic a l line of x con­ ce n tra tio n of th e analy zed elem ent,

J t x + z — b ack gro u n d in te n sity n e a r th e a n aly tical line of x + z co n cen tratio n of th e analyzed elem ent,

Js — in te n sity of th e an a ly tic a l line for th e in te rn a l stan d ard ,

J ts — b ack g ro u n d in te n s ity n e a r th e an aly tical lin e for th e in ­ te rn a l sta n d a rd .

F ro m analysis of th e accidental e rro rs th e o p tim al e x p e rim e n tal con­ d itio n s for w ere established: 2,5 ^ 1 ^ 1 , 8 .

T he above fo rm u la is based on th e follow ing equation:

(b — is a coefficient w hich has th e lim its 0,8 and 1,2) in w hich it w as a ssu m ed th a t b = 1.

F o r th is assu m ption Ś w i ę t o s ł a w s k a and H e l d [6] advise to give th e re s u lt n o t in a single figure, b u t as lim its of an in te rv a l in ­ clu d in g th e tru e v alue. In estim atin g those lim its w e have to consider sy stem atic e rro rs in d e te rm in a tio n of concentration, w h e n b -ф 1 (Bs), a n d accid ental e rro rs (B j). T he accid en tal e rro rs are m ax im u m plu s o r m in u s e rro rs in d e te rm in a tio n of concen tratio n, due to accidental devia­ tio n s fro m th e tru e v alu es of th e m ea su red m ag n itu d es J x a n d J x + z. The m ag n itu d e of th e e rro rs B s an d Bj is com puted w ith th e eq u a­ tions:

в - в =

I - 1 1 100100 ( f - l ) - p ( I + 1) 2 p i

(4)

76 J. Gliński, A. Graj pel

T he lim its in w hich th e v a lu e x is contained are ex pressed b y th e equations:

1 1

x max = x --- x mU = x -( B- + 1) -(B f f 1) (B+ + 1) ( Bf + 1) w here:

B~ — sy stem atic m in us e rro r fo r lim it v alu e b = 1,2 B+ — sy stem atic plus e rro r for lim it v alu e b = 0,8 B j — accidental m in im u m e rro r for p < 0

В / — accidental m ax im u m e rro r for p > 0

T est re su lts of to ta l Cu, Co, Ni co n ten ts in sam ples of m in e ral soils are given in Tab. 1.

T a b l e 1

T otal Cu, Co, Ni contents in the same s o i l sample in p.p.m.

Cu Co Ni 7.6 14.3 19.2 8.3 14.7 17.5 8 .5 11.4 20.0 7.4 11.0 15.4 8 .5 12.2 18.5 7.9 12.2 16.9 7.3 12.2 19.4 7 .6 12.2 19.4 1 7.8 12.5 18.3 V 6.4% 10.4% 8.5%

The coefficient of v a ria tio n of a single resu lt, ch aracterizin g th e precision of th e m ethod, was com puted w ith fo rm ula:

V = 4

L

io o %

X

w h ere:

5 — is th e sta n d a rd d ev iatio n of a single re s u lt and

x — is th e a rith m e tic m ean of resu lts.

As th e re w as no o th e r w ay of checking th e accuracy of th e m eth o d ad d itio n w ere in tro d u c ed into a sam ple w ith a defined x con tent. T he sam ples w ere analy zed and th e re su lts com pared w ith th e calcu lated ones (Tab. 2).

T able 3 gives c o n c en tra tio n lim its of Cu, Co and Ni; v a lu e p = + 0,2% having been e x p e rim e n ta lly d eterm in ed .

(5)

Accuracy checks of the method T a b l e 2 Determined p.p.m. Added p.p.m. Calculated p.p.m. Obtained p.p.m. D ifference Error % Cu 7 .7 5 1 2 .7 1 3 0 + 0 .6 4 .7 8 .2 5 1 3 .2 1 3 .9 + 0 .7 5 .3 7 .5 5 1 2 .5 1 3 .0 + 0 .5 4 .0 7 .5 5 1 2 .5 1 3 .0 + 0 o 4 .0 8 .4 5 1 3.4 1 3 .5 + 0 .1 0 .8 7 .3 5 12 .3 1 2 .9 + 0 .6 4 .8 8 .4 5 1 3.4 1 3 .3 - 0 . 1 0 .8 7 .7 10 1 7 .7 1 9 .0 + 1 .3 7 .3 8 .5 10 18 .5 1 9 .2 + 1 .3 7 .0 8 .5 20 2 8 .5 2 9 .0 + 0 .5 1 .7 6 .4 10 1 6 .4 1 6 .1 - 0 . 5 1 .8 3 1 .0 10 4 1 .0 3 7 .0 - 4 . 0 9 .7 Co 1 4 .7 5 19 .7 1 8 .9 - 0 . 8 4 .1 1 4 .2 5 1 9 .2 1 8 .2 - 1 . 0 5 .2 1 1 .0 5 1 6 .0 1 6 .1 + 0 .1 0 .6 1 2 .2 5 1 7 .2 1 5 .1 - 2 . 1 1 2 .2 1 2 .6 5 1 7 .6 1 6 .6 - 1 . 0 5 .6 7 .8 10 1 7 .8 1 6 .6 - 1 . 2 6 .7 Ni 1 5 .6 5 2 0 .6 2 2 .2 + 1 .6 7 .7 1 7 .5 5 2 2 .5 2 6 .3 + 3 .8 1 6 .9 2 0 .0 5 2 5 .0 2 3 .2 - 1 . 8 7 .2 1 5 .4 5 2 0 .4 1 9 .0 - 0 . 6 3 .0 1 8.5 5 ’ 2 3 .5 19.4 - 4 . 1 1 7.4 T a b l e 3 Concentration lim it s in p.p.m -Jx/Js Jx+z Js I z X xmax xmin Cu 0 .5 1 1 .1 6 2 .2 7 10 7 .9 1 0 .5 5 .6 0 .5 0 1 .1 6 2 .3 2 10 7 .6 1 0 .0 5 .7 0 0 2 1 .2 2 2 .2 1 10 8 .3 1 1 .1 6 .2 Co 0 .4 2 0 .7 9 1 .8 8 10 1 1 .4 1 5 .2 8 .6 0 .3 6 0 .6 9 1 .9 1 10 1 1 . 0 1 4 .2 8 .1 0 .3 9 0 .7 1 1 .8 2 10 1 2 .2 1 5 .2 9 .2 Ni 0 .9 4 1 .4 8 1 .5 7 10 1 7 .5 2 2 .1 1 3 .5 0 .8 7 1 .4 4 1 .6 5 10 1 5 .4 1 9 .5 1 1 .b 0 .8 7 1 .34 1 .5 4 10 1 8 .5 2 0 .3

(6)

78 J. Gliński, A. G rajpel DISCUSSION

T he sp ectro grap h ic siftin g m eth o d com bined w ith th a t of „only one ad d in g ” using a lin e a r e x tra p o la tio n yielded good re su lts in d e te rm in a tio n of tra c e elem ents in soils.

The precision of th e m ethod, ex p ressed by th e coefficient of v a ria ­ tion, is as follows: Cu — 6,4%, Co — 10,4%, Ni — 8.5% . The d ata in ta b le 2 an d 3 show th a t th o u g h coefficient b w as n o t considered th e accuracy e rro r does n o t exceed 30% for th e d e te rm in e d tra c e elem ents.

T he d escribed m eth o d is ra p id since o n ly 7 h o u rs a re needed to p e r­ form a soil sam ple an aly sis of Cu, Co, Ni contents. T he analysis re q u ire s a m in im u m of chem ical tre a tm e n t in p re p a rin g a sam ple for q u a n tita tiv e tra c e e lem en t d eterm in atio n , no chem ical separation, co n cen tratio n nor spectroscopic b u ffe r being necessary. Costs of an analysis are low in com parison w ith th e high costs of a chem ical analysis.

The a u th o rs w ork up o n ex ten sio n of th is m ethod to d e te rm in a tio n o th e r tra c e elem ents, also in organ ic soils a n d in plants.

CONCLUSIONS

A rap id an d sim ple spectro g rap h ic m eth o d for sim ultan eou s d e te r­ m in a tio n of to ta l Cu, Co and Ni in m in e ra l soils w as w o rked ou t. Its p recision (for Cu — 6,4% ;, for Co — 10,4%, for Ni — 8,5%) and accuracy (about 30%) is ad eq u ate for d e te rm in a tio n of tra c e elem ents in soils.

*

The authors w ish to thank Prof. Dr. B. Dobrzański for gracious assistance and u seful directives during perform ance of the investigations.

We are especially indebted to Prof. Dr. J. Sw iętosław ska and Dr. J. Czakow for valuable and helpful advice.

REFERENCES

[1] C z a k o w J., M i n с z e w s к i J.: A naliza spektralna m etodą przesypu. Spe­ ctrographic analysis by the powder sifting m ethod. Chemia A nalit. 5, I960. [2] C z a k o w J. — Spektralna analiza ilościow a śladów. Spectral quantitative

analysis of traces. Chemia Analit. 7, 1962.

[3] G l i ń s k i J., G r a j p e l A.: Oznaczanie zaw artości w ażniejszych p ierw iast­ ków śladow ych w glebach i roślinach metodą spektrograficzną. D eterm ination of contents of m ajor trace elem ents in soils and plants w ith a spectrographic m ethod. Roczn. Glebozn., Add. to vol. XIII, 1963.

[4] H a r v e y E. C h a r l e s : Spectrochem ical Procedures. Appl. Research Lab. Glendale, Cllif. 1950.

[5] S w i ę t o s ł a w s k a J., H e l d S.: Metoda “jednego dodatku” w śladowej analizie spektralnej. I. Zastosow anie ćo oznaczeń ilościow ych. A method of

(7)

A spectrographic m ethod of Cu, Co, Ni determ ination is soils 79 “only one adding” in trace spectral analysis. I. Application to quantitative analytical determ inations. Chemia A nalit. 3, 1958.

[6] Ś w i ę t o s ł a w s k a J., H e l d S.: Metoda “jednego dodatku” w śladowej analizie spektralnej. II. Zastosowanie ekstrapolacji do oznaczeń półilościow ych. A m ethod of “only one adding” in trace spectral analysis. II. Application of linear extrapolation for sem iquantitative determ inations. Chemia A nalit. 3, 1958. [7] Ś w i ę t o s ł a w s k a J.: Metoda dodatków w spektralnej analizie em isyjnej.

A ddition method in em ission spectral analysis. Chemia Analit. 7, 1962.

J . G L I Ń S K I , A . G R A J P E L

EINE KURZE SPEKTROGRAPHISCHE METHODE

ZUR BESTIMMUNG DES TOTALEN GEHALTES AN SPURELEMENTEN (Cu, Co, Ni) IN MINERALBÖDEN

L e h r s t u h l f ü r B o d e n k u n d e , L a n d w i r t s c h a f t l i c h e H o c h s c h u l e , L u b l i n

Z u s a m m e n f a s s u n g

Es w urde eine kurze spektrographische Methode zur Serienbestim m ung der totalen G ehalte an Cu, Co und N i in M ineralböden ausgearbeitet. D ie A nalyse berucht auf D urchschütten einer pulverisierten Bodenprobe durch den P feilstick er­ bogen. Zur Bestim m ung des unbekannten Elem entes in der Probe benutzte man die Methode eines Addendum s in der Reduktion der geradlinigen Extrapolation. D ie Bezeichnung wurde m ittels eines A utokolim ationsspektrographs Hilger E 478

durchgeführt. D ie Präzision der Methode (für Cu — 6,4°/o, für Co — 10,4°A>, für N i — 8,5°/o) sow ie deren G enauigkeit (30°/o) genügen vollends zur Bestim m ung von Cu, Co und N i in M ineralböden.

J . G L I f t S K I , A . G R A J P E L

MÉTHODE SPECTROGRAPHIQUE RAPIDE POUR LA DÉTERMINATION DE LA TENEUR TOTALE EN ÉLÉMENTS TRACES (Cu, Co, Ni)

DES SOLS MINÉRAUX

C h a i r e d e P é d o l o g i e d e l ’E c o l e S u p é r i e u r e d ’A g r i c u l t u r e à L u b l i n

R é s u m é

Une m éthode de spectrographie d’ém ission a été élaborée pour déterm iner en série la teneur totale en Си, Со et N i des sols m inéraux. L’analyse base sur le m éthode de versage d’un échantillon de sol pulvérisé par l ’arc de courant alter­ natif activé par une étincelle. Pour définir la concentration inconnue d’élém ent dans l ’échantillon, on procède suivant la m éthode d’un additif à la réduction de l ’extrapolation rectiligne. La dosage a été fait à l ’aide d’un grand spectrographe Hilger E 4 78. La précision de la m éthode (pour Cu — 6,4%>, pour Со — 10,4°/o, pour N i — 8,5Vo) et son exactitude (30°/o) sont entièrem ent suffisantes pour les dosages de Cu, de Со et de N i dans les sols m inéraux.

(8)

80 J. Gliński, A. Gnajpel

J . G L I Ń S K I , A . G R A J P E L

SZYBKA SPEKTROGRAFICZNA METODA OZNACZANIA CAŁKOWITEJ ZAWARTOŚCI MIKROELEMENTÓW

(Cu, Co, Ni) W GLEBACH MINERALNYCH

K a t e d r a G l e b o z n a w s t w a , W S R L u b l i n

S t r e s z c z e n i e

Opracowano szybką spektrograficzną m etodę do seryjnych oznaczeń całkow itej zawartości Cu, Co i Ni w glebach m ineralnych. A naliza oparta jest na m etodzie przesypu próbki sproszkowanej przez łuk prądu zmiennego 12 A, aktyw izowany iskrą. Przy w yznaczaniu nieznanego stężenia pierw iastka w próbce oparto się na m etodzie jednego dodatku w uproszczeniu ekstrapolacji prostoliniow ej. Oznacze­ nia wykonano na dużym spektrografie Hilgera E 478. Precyzja m etody (dla Cu — 6,4%, dla Co — 10,4°/o, dla N i — 8,5%) oraz jej dokładność (30%) jest całkow icie w ystarczająca do oznaczeń Cu, Co, Ni w glebach m ineralnych.

Я . Г Л И Н Ь С К И , А . Г Р А Й П Е Л Ь БЫСТРЫЙ СПЕКТРОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ВАЛОВОГО СОДЕРЖАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ (Си, Со, Ni) В МИНЕРАЛЬНЫХ ПОЧВАХ К а ф е д р а П о ч в о в е д е н и я Л ю б л и н с к о й С е л ь с к о х о з я й с т в е н н о й А к а д е м и и Р е з ю м е Разработан быстрый спектрографический метод серийного измерения ва­ лового содерж ания Си, Со, Ni в минеральных почвах. Анализ основан на п е­ ресыпке порошковидной пробы через дугу переменного тока, активированную искрой (по Свентицкому). При изменении неизвестной концентрации элемента в пробе применялся метод одной добавки в упрощении прямолинейной экстраполяции. Измерения проводились на большом спектрографе Гильгера Е 478. Точность метода (для Си — 6,48%, для Со — 10,4%, для Ni — 8,5°/о, а такж е его чувствительность впол­ не удовлетворительны для измерений Си, Со и Ni в минеральных почвах.

Cytaty

Powiązane dokumenty

Był piątym z ośmiorga dzieci kupca Karla Schwabe i jego żony Caroline z domu Stünkel*.. Już jako dziecko wykazywał muzyczne

Zasadnicza część kresowian przybyła do Kołczyna w kwietniu 1946 roku, kiedy osiedliła się tu duża grupa mieszkańców Wołkowa.. Dawni mieszkańcy Tołszczowa znaleźli nowe domy

W związku z zainteresowaniem się finansami likwidowanego zakonu papież wystosował 1 grudnia 1318 roku z Awinionu list do dziekana katedry kamieńskiej, przeora dominikanów i

przy sprzedaży Chojnie części Barnkowa przez Vi- dechowów i 20 I 1329 roku już jako rycerz czy inny Mikołaj obecny przy sprzedaży Chojnie dochodu z młyna tamże przez Butzów, 2

Dw a polskie teksty „ku przyzhm jeniu w ojow nikow i chrześcijańskiem u”..... Dwa polskie teksty „ku przyzbrojeniu w ojow nikow i

Znamienne, że wśród nauczycieli z pełnymi kwalifikacjami procent tych, którzy odczuwali stabilizację był o wiele wyższy niż w grupie nauczycieli dokształcających się. Może to

W obec niekończącej się listy po­ zytyw nych oddziaływ ań słow a pisanego na osobow ość, szczególnie młodego podatnego na wpływy czytelnika, niew iarygodną

Podkreślić należy bardzo staranną szatę edytorską pracy — wygląd okładki, d ruk tekstu na dw ó ch rodzajach papieru.. Obszar, którego