1. هدف الكشف
تحديد 9 معادن ثقيلة في الماء: الكوبالت (Co)، النيكل (Ni)، الكادميوم (Cd)، الباريوم (Ba)، الكروم (Cr)، النحاس (Cu)، الليثيوم (Li)، المنغنيز (Mn)، السترونتيوم (Sr).
2. نظرة عامة
يتوافق هذا الحل مع معيار ISO 11885 لجودة المياه - تحديد عناصر مختارة باستخدام مطيافية الانبعاث البصري للبلازما المقترنة حثيًا (ICP-OES). يحدد هذا المعيار الدولي طريقة لتحديد العناصر الذائبة، والعناصر المرتبطة بالجسيمات، والمحتوى الكلي للعناصر في أنواع مختلفة من المياه (مثل المياه الجوفية، والسطحية، والمياه الخام، ومياه الشرب، ومياه الصرف الصحي) للعناصر التالية: الألومنيوم، والأنتيمون، والزرنيخ، والباريوم، والبريليوم، والبزموت، والبورون، والكادميوم، والكالسيوم، والكروم، والكوبالت، والنحاس، والغاليوم، والإنديوم، والحديد، والرصاص، والليثيوم، والمغنيسيوم، والمنغنيز، والموليبدينوم، والنيكل، والفوسفور، والبوتاسيوم، والسيلينيوم، والسيليكون، والفضة، والصوديوم، والسترونتيوم، والكبريت، والقصدير، والتيتانيوم، والتنغستن، والفاناديوم، والزنك، والزركونيوم.
3. مقدمة
يتزايد تلوث المياه بالمعادن الثقيلة بشكل خطير، وأصبح التحليل العلمي والدقيق لهذه المعادن في المياه مهمة أساسية في الرصد البيئي. تُظهر نتائج الاختبارات أن حدود الكشف، والدقة، والصحة، ومعدلات استرداد العناصر التسعة (الكوبالت، والنيكل، والكادميوم، والباريوم، والكروم، والنحاس، والليثيوم، والمنغنيز، والسترونتيوم) تتوافق جميعها مع متطلبات الإرشادات الفنية، مما يُثبت أن جميع ظروف التحليل المختبري تُلبي متطلبات الاختبار. بالمقارنة مع مطيافية الامتصاص الذري، تُوفر مطيافية الانبعاث الضوئي للبلازما المقترنة حثيًا مزايا التحديد المتزامن لعناصر متعددة، بالإضافة إلى كونها طريقة تحليلية بسيطة وسريعة، قادرة على تحليل جميع العناصر التسعة.
4. التحضير للاختبار
4.1 جهاز HKL-11885 ICP لتحديد العناصر المختارة في الماء
1) معدل تدفق غاز البخاخ: 0.70 لتر/دقيقة
2) معدل تدفق غاز تبريد البلازما: 1.0 لتر/دقيقة
3) معدل تدفق الغاز المساعد: 0.20 لتر/دقيقة
4) طاقة التردد اللاسلكي: 1300 واط
5) وقت امتصاص العينة: 30 ثانية (منظر شعاعي)
4.2 الكواشف
1) محلول معايرة قياسي مختلط مكون من 24 عنصرًا: تركيز 100 ميكروغرام/مل
2) حمض النيتريك (HNO₃): كاشف مضمون
3) الأرجون والنيتروجين: نقاء ≥99.999%
4) الماء فائق النقاء: المقاومة النوعية 18.2 ميجا أوم · سم
4.3 إنشاء منحنيات قياسية
نظراً للاختلافات في قيم استجابة الجهاز للعناصر المختلفة، تم إعداد منحنيين قياسيين منفصلين.
استُخدم المنحنى 1 لتحديد تركيز الكوبالت والنيكل والكادميوم والباريوم. خُفِّف جزءٌ من محلول قياسي مُختلط تركيزه 100 ميكروغرام/مل إلى 50 مل باستخدام حمض النيتريك (1+99)، ما نتج عنه محلول أساسي تركيزه 10 ميكروغرام/مل. جُهِّزت ست قوارير حجمية سعة كل منها 100 مل، تحتوي على 0.00، 1.00، 2.00، 4.00، و7.00 مل من المحلول الأساسي، مُخفَّفةً باستخدام حمض النيتريك (1+99)، ما نتج عنه تراكيز قياسية قدرها 0.00، 0.10، 0.20، 0.40، و0.70 ملغ/لتر.
استُخدم المنحنى 2 لتحديد تركيز الكروم والنحاس والليثيوم والمنغنيز والسترونتيوم. وبالمثل، خُفِّف جزءٌ من محلول قياسي مُختلط تركيزه 100 ميكروغرام/مل إلى 50 مل باستخدام حمض النيتريك (1+99)، ما نتج عنه محلول أساسي تركيزه 10 ميكروغرام/مل. جُهِّزت ست قوارير سعة كل منها 100 مل، تحتوي على 0.00، 1.00، 2.00، 4.00، و5.00 مل من المحلول الأساسي، ما نتج عنه تراكيز قياسية قدرها 0.00، 0.10، 0.20، 0.40، و0.50 ملغ/لتر. أُجريت القياسات عند أطوال موجية مثلى أو شبه مثلى، ومعاملات الارتباط (R) لكل عنصر مُدرجة في الجدول 1.
5. إجراء الاختبار
معالجة المعادن الذائبة في المياه السطحية والجوفية النظيفة: بعد جمع العينات، تُرشّح المياه عبر مرشح غشائي بمسام 0.45 ميكرومتر، مع التخلص من أول 50-100 مل من الرشاحة. ثم يُجمع حجمٌ مُمثل من العينة المُرشّحة ويُحمّض بحمض النيتريك (1+1) إلى درجة حموضة أقل من 2 لحفظها قبل التحليل الآلي.
6. النتائج والأخطاء
6.1 حد الكشف عن الطريقة (MDL)
بما أنه لم يتم الكشف عن أي مواد مستهدفة في عينات التحكم، فقد تم تحليل عينات ذات تركيزات تتراوح بين 3 و5 أضعاف الحد الأدنى للكشف المقدر، وذلك في سبع قياسات متكررة. تم حساب الانحراف المعياري (S)، وتم تحديد الحد الأدنى للكشف باستخدام الصيغة المحددة.
6.2 الانحراف المعياري
تم تحديد حدود الكشف الدنيا (MDLs) لتسعة عناصر (الكوبالت، النيكل، الكادميوم، الباريوم، الكروم، النحاس، الليثيوم، المنغنيز، السترونتيوم) عند تركيزات تتراوح بين 3 و5 أضعاف حد الكشف الأدنى المُقدَّر. وكما هو موضح في الجدول أدناه، تراوحت حدود الكشف الدنيا بين 0.001 و0.009 ملغم/لتر، بينما تراوحت حدود الإبلاغ (RLs) بين 0.004 و0.036 ملغم/لتر، وهي جميعها أقل بكثير من المتطلبات التنظيمية.
6.3 الدقة
تشير الدقة إلى درجة التوافق بين القياسات المتكررة لعينة متجانسة في ظل ظروف مضبوطة، مما يعكس الخطأ العشوائي للطريقة التحليلية. انخفاض الخطأ العشوائي يدل على دقة أعلى. تم تقييم الدقة عند تركيزات منخفضة ومتوسطة وعالية (الجدول 2). تراوح الانحراف المعياري النسبي (RSD) من 0.39% إلى 5.35%، مما يدل على قابلية تكرار جيدة. باستثناء الليثيوم عند التركيزات المنخفضة، أظهرت جميع العناصر الأخرى انحرافات معيارية نسبية منخفضة، مما يؤكد استقرار أداء الجهاز والحد الأدنى من التباين الإجرائي.
6.4 ملخص الدقة
تُستخدم الدقة عادةً لتقييم مدى تطابق نتائج التحليل (القياسات الفردية أو متوسطات القياسات المتكررة) التي تم الحصول عليها بواسطة إجراء تحليلي محدد مع القيمة الحقيقية المفترضة أو المقبولة. تعكس دقة طريقة أو نظام التحليل مجموع الأخطاء المنهجية والعشوائية، ما يجعلها مؤشرًا شاملًا على موثوقية النتائج. في هذه الدراسة، تم اختبار دقة تسعة عناصر (الكوبالت، النيكل، الكادميوم، الباريوم، الكروم، النحاس، الليثيوم، المنغنيز، السترونتيوم) باستخدام ثلاثة مستويات تركيز، كما هو موضح في الجدول 3. تراوح الانحراف النسبي من -8.70% إلى -0.38%. أظهرت معظم العناصر قيمًا أقل ضمن نطاق مراقبة الجودة، مع انخفاض ملحوظ في دقة الكروم، يُعزى على الأرجح إلى تداخل كبير.
 |  |
6.5 ملخص استعادة الارتفاع المفاجئ
يُعدّ استرداد المواد المرجعية المعيارية مقياسًا رئيسيًا آخر لتقييم الدقة. أُضيفت كميات معروفة من المواد المرجعية المعيارية إلى عينات حقيقية، وحُسبت معدلات الاسترداد. وكما هو موضح في الجدول 4، تراوحت معدلات استرداد المواد المرجعية المعيارية للعناصر التسعة (الكوبالت، النيكل، الكادميوم، الباريوم، الكروم، النحاس، الليثيوم، المنغنيز، السترونتيوم) بين 90% و110%، مما يشير إلى الحد الأدنى من الأخطاء العشوائية والمنهجية، ويؤكد استقرار وموثوقية العملية التحليلية.
7. الاستنتاجات
من خلال الاختبار التحليلي لحدود الكشف والدقة والصحة واستعادة الشوائب لتسعة عناصر (الكوبالت، النيكل، الكادميوم، الباريوم، الكروم، النحاس، الليثيوم، المنغنيز، السترونتيوم):
(1) حدود الكشف: 0.001–0.009 ملغم/لتر حدود التحديد الكمي: 0.004–0.036 ملغم/لتر أقل بكثير من حدود الكشف المحددة في الطريقة.
(2) الدقة: تراوح الانحراف المعياري النسبي (RSD) من 0.39٪ إلى 5.35٪، مما يدل على قابلية تكرار جيدة.
(3) الدقة: تراوح الانحياز النسبي من -8.70% إلى -0.38%
(4) تراوحت معدلات التعافي من الارتفاع المفاجئ بين 90٪ و 110٪.