As, Sb y Se por digestión abierta o microondas
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Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 1 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX 1. OBJETIVO Determinar cuantitativamente los metales As, Sb y Se por técnicas espectrofotometricas, en el digerido obtenido por digestión ácida abierta con reflujo o digestión cerrada por microondas 2. ALCANCE DE LA APLICACIÓN La metodología presentada permite medir la concentración de los metales mencionados en el numeral 1, empleando la espectrofotometría de absorción atómica – generación de hidruros, la espectrofotometría de absorción atómica - horno de grafito y la emisión por plasma. La metodología es aplicable a muestras de suelos, lodos utilizados como bioabonos y forrajes, sometidas a digestión ácida abierta con reflujo o digestión cerrada por microondas 3. FUNDAMENTO TEÓRICO 3.1. Digestión de la muestra La determinación del contenido de metales en una matriz determinada involucra la destrucción total o parcial de dicha matriz, con el fin de lograr la disolución de los metales que posteriormente serán cuantificados mediante una técnica apropiada. La metodología mas empleada para lograr la disolución de los metales consiste en una digestión en medio ácido en caliente. Se emplean ácidos individuales, mezclas de ácidos (P ej. agua regia, HNO3-HClO4) o mezclas de ácido con algún oxidante de carácter neutro (P ej. HNO3-H2O2). Dependiendo de la mezcla de reactivos empleada y de las condiciones de la digestión, se logra degradar la matriz original en mayor o menor medida y, de este modo solubilizar una fracción o la totalidad de los metales presentes. La digestión puede realizarse en un recipiente abierto o en un sistema a reflujo o en equipos de digestión que utilizan las microondas como fuente de energía para calentar la mezcla de ácidos y la muestra, dentro de un recipiente cerrado. Esta metodología permite lograr una digestión más eficiente de las muestras gracias a la combinación de presión alta y temperatura alta. Adicionalmente, al ser realizada la digestión en un recipiente cerrado, se evita la pérdida de elementos volátiles como el mercurio. La digestión por microondas es aplicable a una gran diversidad de matrices, encontrando las mayores ventajas en el caso de muestras sólidas, ya que evita las dificultades propias de Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 2 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX una digestión abierta y logra una solubilización más eficaz de los analitos de interés presentes en la muestra, en un tiempo más corto. En el presente protocolo se emplean dos mezclas ácidas diferentes para lograr la solubilización de los metales presentes en la matriz en estudio, mediante digestión abierta a reflujo; la primera es agua regia (HCl: HNO3 3:1 o 5:1), y la segunda es una mezcla de HNO3-H2O2 Para la digestión de las muestras de suelos y bioabonos se emplean las dos mezclas ácidas mencionadas anteriormente, con las cuales se consigue degradar la materia orgánica y algunos de los minerales del suelo, dejando intactos los minerales más resistentes, como los silicatos. De este modo, se solubiliza la fracción de metales unidos a los materiales más fácilmente degradables de la matriz en estudio. Los investigadores han denominado a estas metodologías como determinaciones seudo totales, haciendo referencia a que el contenido obtenido no corresponde al total, pero si a una fracción considerable de los metales presentes. Estas metodologías son muy utilizadas en estudios de tipo ambiental para determinar la fracción de metales potencialmente disponibles. Para el caso de los forrajes, las metodologías empleadas para lograr la oxidación de la materia orgánica son, la digestión ácida y la calcinación de la muestra. En ambos casos, se logra la degradación total de la materia orgánica, solubilizando la totalidad de los metales presentes en la muestra. También, para todas las matrices de interés, se presenta la digestión por microondas empleando ácido nítrico concentrado. 3.1.1. Ecuación fundamental a) Digestión ácida abierta con reflujo a 955 C Muestra Homogénea HNO3 / HCl / H 2O2 Digestión Metal n Re siduo no digerido b) Digestión por microondas con ácido nítrico a 1755 C Muestra Homogénea HNO3 Digestión Metal n Re siduo no digerido 3.2. Espectrofotometría de absorción atómica por generación de hidruros La espectrofotometría de absorción atómica por llama directa (FAA), es una técnica analítica que permite detección y la cuantificación de metales en solución. Esta técnica está indicada Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 3 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX para determinar elementos alcalinos, alcalinotérreos y metales pesados presentes en cualquier tipo de muestra susceptible de ser disuelta. La espectrofotometría de absorción atómica esta fundamentada en la capacidad que tienen los elementos, en su estado atómico basal, de absorber radiación electromagnética a longitudes de onda específicas para cada elemento. La cantidad de energía absorbida es directamente proporcional a la concentración de los átomos del metal analizado, de acuerdo con la Ley de Lambert-Beer; los límites de detección logrados son del orden de la ppm (partes por millón). En esta técnica, los metales disueltos son llevados a su forma atómica elemental mediante calentamiento por una llama generada por una mezcla de gases combustibles. Las mezclas más empleadas son: aire-acetileno y óxido nitroso-acetileno. Las temperaturas de la llama van de 1900 °C a 2800 °C. Los átomos en forma de nube gaseosa, son irradiados por un haz de luz de una longitud de onda específica, de acuerdo con el metal analizado; esto se logra mediante el empleo de lámparas con cátodo del metal de interés o con lámparas de descarga sin electrodo. Los átomos absorben una fracción de la radiación proveniente de la lámpara y la fracción restante es captada por un fotodetector y un dispositivo transductor, que la convierten en una señal eléctrica, que posteriormente es registrada por un software. Como se mencionó anteriormente, el valor de señal obtenido es proporcional a la concentración de los átomos presentes en la nube de gases; de este modo es posible construir una curva de calibración analizando soluciones patrón de concentración conocida y midiendo la magnitud de la absorción de cada una de ellas. Una variante de la absorción atómica por llama se denomina por generación de hidruros y se emplea para la determinación de algunos elementos volátiles y semivolátiles (As, Se, Te, Bi, Sn y Sb), cuya sensibilidad es muy baja al ser determinados por llama directa. Aplicando la técnica de generación de hidruros se alcanzan límites de detección del orden de 1 ppb En esta última, el analito reacciona con borohidruro de sodio en medio ácido para formar el hidruro del metal, muy volátil. El hidruro del metal de interés es conducido hacia una celda calentada por las llama, mediante un gas de arrastre inerte. Una vez el vapor llega a la celda, el hidruro se descompone por acción de la temperatura liberando el metal en estado atómico; allí los átomos son irradiados por un haz de luz de longitud de onda específica y se produce la absorción. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 4 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX 3.2.1. Ecuación fundamental NaBH 4 3H 2O HCl 8H* Metal n H 3 BO 3 NaCl 8 H* MetalH n ( 8-n)/ 2 H2 o de arrastre: 900 C MetalH n Gas Metal H 2 3.2.2. Interferencias a) Una llama de temperatura muy baja no permite la atomización de los metales y disminuye el tiempo de residencia de los mismos, causando una absorción baja. b) La presencia de residuos de peróxido de hidrógeno en la solución digerida causa interferencias analíticas, por lo que se debe de eliminar, evaporando hasta casi sequedad en proceso de digestión. c) Los compuestos orgánicos no degradados completamente pueden absorben a las mismas longitudes de onda de algunos metales, causando interferencias espectrales. Para evitar esto, se debe asegurar una digestión completa de la completa de la muestra. d) Concentraciones altas de sólidos disueltos en el digerido pueden causar interferencias de matriz, debido a la diferencia de viscosidad entre este y las soluciones patrón. Se debe tratar de asemejar, en lo posible, la matriz del digerido y de los patrones. e) No todos los metales son estables cuando la digestión se realiza únicamente con ácido nítrico, por lo que se la lectura debe realizarse en el menor tiempo posible. Algunos de los metales que presentan inestabilidad son: Sn, Sb, Mo, Ba y Ag. f) El material sucio o contaminado es una de las mayores fuentes de interferencia, por lo cual se debe tener especial cuidado en el lavado. g) Altas concentraciones (mayores a 1000 mg/L) en cobalto, cobre, hierro, mercurio, y níquel causan precipitados en el momento de la reducción, en el caso del arsénico. 3.3. Espectrofotometría de absorción atómica por horno de grafito La espectrofotometría de absorción atómica por horno de grafito (GFAAS) se fundamenta en el mismo principio de la absorción atómica de llama. La diferencia entre las dos técnicas radica en que en el caso de la primera, la atomización de los elementos no se realiza mediante el uso de una llama, sino mediante un horno eléctrico que vaporiza la muestra dentro de un tubo de pequeñas dimensiones, con lo cual se logra mantener confinados los átomos durante mas tiempo en contacto con la radiación proveniente de la lámpara; esto permite incrementar la sensibilidad hasta niveles de las ppb (partes por billón). Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 5 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX Otras ventajas adicionales de la técnica por horno de grafito son, las pequeñas cantidades de muestra requeridas (inferiores a 100 µL) y la posibilidad de introducir en el horno muestras tanto líquidas como sólidas; eliminando, en algunos casos, el proceso de digestión. Gracias a su elevada sensibilidad, esta técnica es empleada en la determinación de metales a nivel de trazas en muestras ambientales y otros productos. 3.3.1. Interferencias a) La interferencia causada por aniones tales como los cloruros, y en menor grado, los sulfatos y los fosfatos, se debe tener en cuenta al seleccionar el proceso de digestión de la muestra. El uso de ácidos que contengan dichos aniones debe ser mínimo. b) Aunque la formación de óxidos es muy reducida en el horno de grafito, gracias a que la atomización se realiza en atmósfera inerte; es posible la ocurrencia de interferencias químicas en matrices muy complejas, como los suelos. c) Las interferencias químicas se pueden minimizar en casos, como la adición de nitrato de amonio para enmascarar cloruros alcalinos y fosfato de amonio para incrementar la señal del cadmio. d) Las interferencias espectrales, son mejoradas en la gran mayoría de los metales, mediante el uso de la corrección de fondo de Zeeman. e) La formación de carburos metálicos en el ambiente del horno de grafito, interfiere en la atomización continua del metal, por lo cual es recomendable utilizar tubos recubiertos pirolíticamente. f) No todos los metales son estables cuando la digestión se realiza únicamente con ácido nítrico, por lo que se la lectura debe realizarse en el menor tiempo posible. Algunos de los metales que presentan inestabilidad son: Sn, Sb, Mo, Ba y Ag. g) El material sucio o contaminado es una de las mayores fuentes de interferencia, por lo cual se debe tener especial cuidado en el lavado. h) Se deben emplear ácidos y reactivos para análisis de trazas, ya que los reactivos de calidad analítica usuales, contienen niveles altos de metales que los hacen inadecuados para esta técnica. 3.4. Espectrofotometría de emisión por plasma Es esta una técnica de análisis multielemental que utiliza una fuente de plasma de acoplamiento inductivo, para disociar y excitar los átomos o iones de los elementos Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 6 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX presentes en el digerido. Los iones y átomos excitados átomos emiten radiación de una longitud de onda característica, de acuerdo con cada elemento. Un dispositivo fotodetector mide la intensidad de la radiación emitida y la transforma en una señal eléctrica que es registrada por un software. Al igual que para el caso de la espectrofotometría de absorción, en este caso la intensidad de la radiación emitida es proporcional a la concentración de los átomos o iones del elemento, presentes en el digerido. La principal ventaja de la técnica de emisión por plasma es la posibilidad de determinar simultáneamente varios elementos, con el consecuente ahorro de tiempo en el análisis. Los límites de detección alcanzados con esta técnica son menores que los logrados por absorción atómica de llama, pero sin llegar a ser tan bajos como los obtenidos por horno de grafito. 3.4.1. Interferencias a) Se presentan interferencias espectrales causadas por la emisión continúa de fondo o fenómenos de combinación de moléculas, perdida de la emisión de luz por altas concentraciones del elemento y traslapo en las líneas espectrales de algunos elementos. Estas interferencias se corrigen mediante dispositivos de corrección automáticos en los equipos, usando longitudes de onda alternas y optimizando las condiciones de operación (poder, altura horno, proporción del flujo del gas inerte). b) Se observan Interferencias físicas causadas por los cambios de viscosidad y tensión superficial entre diferentes digeridos, especialmente en aquellos con altos contenidos de sólidos disueltos o concentraciones altas en ácido. c) Interferencias químicas, en el que se incluyen la formación de compuestos moleculares, efectos de vaporización e ionización, se reducen mediante la selección cuidadosa de las condiciones de operación. d) Interferencias de memoria ocurren cuando la muestra previamente analizada contribuye en la señal de una nueva muestra; esto se puede corregir pasando un blanco de reactivos entre muestra y muestra. 4. ASPECTOS DE SALUD Y SEGURIDAD LABORAL a) Precaución: Tener en cuenta las indicaciones de manejo y seguridad dadas por el fabricante del equipo de microondas. La presencia de materiales volátiles, tales como carbonatos y el material orgánico en las muestras, puede generar grandes volúmenes de gases al reaccionar con el ácido, bajo las condiciones de digestión. Dado que el proceso Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 7 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX se desarrolla en un medio cerrado, se pueden producir sobre presiones causando la perdida de muestra o rupturas de los vasos de reacción. b) Evitar el contacto y la inhalación de vapores; para ello utilice blusa de laboratorio, guantes de caucho nitrilo, gafas de seguridad y respirador con filtros apropiados, durante todo el proceso de digestión. c) Efectuar las digestiones dentro de un sistema de extracción apropiado. d) Manejar con cuidado los reactivos del laboratorio, incluyendo los no especificados en este protocolo, ya que muchos de estos son potencialmente irritantes para la piel, los ojos y membranas mucosas del cuerpo. e) Tomar las precauciones necesarias al realizar las digestiones para evitar quemaduras con las planchas de calentamiento o la mufla. f) Los hidruros de arsénico, selenio y antimonio son extremadamente tóxicos, por lo cual el espectrofotómetro de absorción atómica o el equipo de plasma deben tener un sistema eficiente de extracción encima del quemador o la fuente de plasma, con el fin de evacuar los vapores. g) Tener precaución en el manejo de los gases empleados en los equipos dado que vienen a presiones elevadas y algunos de ellos son inflamables y/o comburentes. h) Seguir las recomendaciones de seguridad dadas por el fabricante, para el manejo de los equipos de espectrofotometría de absorción atómica por llama directa, horno de grafito y emisión por plasma. 5. EQUIPOS a) Espectrofotómetro de absorción atómica por llama directa con capacidad de lectura en un rango de 190 a 800 nm, con sistema de corrección de señal de fondo y dotado con todos los accesorios para su funcionamiento (quemador para llama de aire-acetileno, celdas para lectura por generación de hidruros, mangueras, válvulas, etc.) b) Generador de hidruros de flujo continuo, con bomba peristáltica, cámara de reacción para generar hidruros, mangueras y conectores en teflón, porta reactivos en polipropileno o material resistente al borohidruro de sodio, recipiente recolector de los residuos químicos generados. c) Espectrofotómetro de absorción atómica con accesorio para horno de grafito, con capacidad de lectura en un rango de 190 a 800 nm, con sistema de corrección de señal de fondo y dotado con todos los accesorios para su funcionamiento (tubos de grafito normales y con recubrimiento pirolítico, mangueras, válvulas, etc.) Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 8 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX d) Espectrofotómetro de emisión por plasma con visión radial o axial, sistema de recirculación de agua con circuito cerrado para la refrigeración, generador de plasma eléctrico u otra fuente, monocromador y detector; dotado con todos los accesorios necesarios para su funcionamiento. e) Equipo de digestión por microondas que consta de un horno recubierto con material resistente a la corrosión, rotor portavasos, vasos de teflón con escudo de material polimérico y tapa con sensores de presión y temperatura, y unidad extractora de vapores. f) Sistema de extracción de vapores ácidos para el proceso de digestión g) Sistema de extracción de gases para los equipos de absorción y de emisión por plasma. h) Mantas o planchas de calentamiento para la digestión ácida a reflujo ((alternativamente puede usarse un bloque de digestión o Sistema de digestión a reflujo que consta de balón de fondo plano o redondo, de 250 mL y tubo refrigerante. i) Balanza analítica con exactitud al 0,1 mg. j) Molino en material plástico con criba en acero inoxidable o molino de cuchillas en acero inoxidable (tipo wiley). k) Horno de secado capaz de sostener 105 ± 2 °C. l) Mufla capaz de sostener una temperatura de 550 ± 50 °C. m) Micropipeta de 1 a 100 µL. n) Centrifuga. o) Baño termostatado 6 REACTIVOS a) Agua destilada-desmineralizada con conductividad < 5 µS/cm. b) Soluciones patrón para absorción atómica y/o emisión por plasma de 1000 mg/L, de los elementos a determinar. Estos patrones deben ser almacenados en refrigeración y su vida útil es recomendada por el fabricante. c) Soluciones de calibración para absorción atómica por generación de hidruros y por horno de grafito: Ver en las Tablas No. 1 y 2 los intervalos de trabajo recomendados para absorción atómica por generación de hidruros y absorción atómica por horno de grafito, respectivamente. La preparación de diferentes patrones para ambas metodologías se presenta los Anexos 1 y 2. Envasar en frascos de polietileno y almacenar en un lugar fresco. d) Soluciones de calibración para emisión por plasma: Preparar patrones multielementales en los intervalos recomendados por el fabricante del equipo. Para efectuar las diluciones Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 9 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX correspondientes, tomar como guía las indicaciones dadas en los Anexos 1 y 2. Envasar en frascos de polietileno y almacenar en un lugar fresco. e) Soluciones de control: Para cada metal, seleccionar y preparar una o dos soluciones de control de concentraciones dentro del intervalo de trabajo, pero diferentes de los patrones de la curva de calibración. f) Ácido nítrico concentrado 68 – 71 %, HNO3 certificado grado trazas de metales. Almacene en lugar fresco y protegido de la luz. La vida útil es la recomendada por el fabricante. g) Solución de ácido nítrico 1:1: Medir 100 mL de ácido nítrico concentrado en probeta plástica y adicionar muy lentamente a 100 mL de agua destilada – desmineralizada; agitar suavemente para homogenizar. Envasar en frasco de vidrio ámbar o polietileno, etiquetar y guardar en lugar fresco. h) Solución de ácido nítrico al 10%: Medir 141 mL de ácido nítrico concentrado y adicionarlos a 856 mL de agua destilada – desmineralizada; en frasco de vidrio ámbar o polietileno, etiquetar y guardar en lugar fresco. Esta solución es utilizada para el enjuague del material de muestreo y análisis empleado en el procedimiento descrito para la determinación de metales. i) Peróxido de hidrógeno 30%: H2O2 certificado grado analítico libre de estaño. Almacenar en lugar fresco y protegido de la luz; la vida útil es la recomendada por el fabricante. j) Acido clorhídrico concentrado 35 – 38 %: HCl certificado grado trazas de metales. Almacenar en lugar fresco y protegido de la luz; la vida útil es la recomendada por el fabricante. k) Solución de ácido clorhídrico 1:1: Medir 100 mL de HCl concentrado en probeta plástica y adicionar muy lentamente a 100 mL de agua destilada – desmineralizada; agitar suavemente para homogenizar. Envasar en frasco de vidrio ámbar o polietileno, etiquetar y guardar en lugar fresco. l) Agua regia: Medir 60 mL de HCl concentrado en una probeta; adicionar a 20 mL de HNO3 concentrado. Envasar en frasco de vidrio ámbar o polietileno, etiquetar y guardar en lugar fresco. Preparar en el momento de usar. m) Hidróxido de sodio 99%, NaOH certificado grado analítico. Almacene en lugar fresco y la vida útil es la recomendada por el fabricante. n) Borohidruro de sodio 98%, NaBH4 certificada grado analítico. Almacene en lugar fresco y la vida útil es la recomendada por el fabricante. o) Solución de borohidruro de sodio al 4% en hidróxido de sodio al 0.4%: Pesar 1 g de hidróxido de sodio en lentejas en vaso de precipitados de 250 mL, disolver en 100 mL de agua destilada – desmineralizada. Pesar 10 g de borohidruro de sodio, adicionar a la solución de hidróxido de sodio; disolver y adicionar agua destilada – desmineralizada hasta completar 250 mL. Homogenizar y envasar en recipiente de polipropileno del generador de hidruros. Esta solución se prepara en el momento de usar, no almacenar Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 10 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX por más de 24 horas. p) Yoduro de potasio certificado grado analítico. Almacene en lugar fresco y la vida útil es la recomendada por el fabricante. q) Solución de yoduro de potasio al 20%: Pesar 20 g de yoduro de potasio en un vaso de precipitados y disolver con agua destilada – desmineralizada, completando luego a 100 mL. Envasar en botella ámbar de polipropileno y almacenar en un lugar fresco. r) Gases para los equipos de absorción atómica y emisión por plasma: Acetileno de alta pureza, aire comprimido limpio y seco, Oxido Nitroso grado A.A., Argón y Nitrógeno. 7. MATERIALES E INSUMOS a) Lámparas de cátodo hueco o de descarga sin electrodos de los metales de interés. b) Erlenmeyer de 125 o 250 mL o tubos para ser usados en el bloque de digestión. c) Sistema de digestión a reflujo que consta de balón de fondo plano o redondo, de 250 mL y tubo refrigerante. d) Balones volumétricos de 25, 50, 100, 500 y 1000 mL e) Pipetas volumétricas de 1, 2, 5, 10 y 25 mL. f) Botellas de polipropileno de 100 mL g) Probetas de 25, 50 y 100 mL h) Mortero en porcelana i) Cápsulas en acero Inoxidable o aluminio j) Cepillo de cerdas finas k) Vasos de precipitados de 50,100 y 250 mL. l) Pipetas graduadas de 5 y 10 mL m) Embudo analítico de 8 cm de diámetro y vástago corto n) Papel de filtro Whatman No. 41 ó equivalente o) Espátula plástica p) Pesa sustancias q) Vidrio reloj r) Crisoles en porcelana s) Pinza para crisoles Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 11 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX 8. CONSIDERACIONES PARA LA TOMA DE MUESTRAS Para realizar la toma de las muestras, seguir las indicaciones dadas en los protocolos “Muestreo de suelos para determinación de metales pesados” y “Muestreo de forrajes para determinación de metales pesados”. 9. LIMPIEZA DE MATERIAL 9.1. Material para muestreo Programar el alistamiento del material a utilizar para el muestreo con un tiempo prudente. Los recipientes de vidrio o plástico se deben lavar con jabón neutro; posteriormente enjuagar con agua de la llave y sumergir el material por lo menos 24 horas, en la solución de ácido nítrico 10%. Enseguida, enjuagar nuevamente con agua de la llave y luego con agua destilada – desmineralizada. Secar y almacenar en sitio donde no se pueda contaminar con metales. Se sugiere envolverlo en papel kraft para evitar contaminaciones posteriores o en el transcurso del transporte. 9.2. Material para alistamiento y análisis de muestras El material de vidrio, plástico o porcelana se debe de lavar con jabón neutro, enjuagar con agua de la llave y luego sumergirlo en la solución de ácido nítrico al 10% por lo menos durante 24 horas. Enseguida, enjuagar con agua de la llave y luego con agua destilada – desmineralizada; secar en estufa y ubicar en sitio cubierto para evitar la contaminación con polvo. 10. PREPARACION DE MUESTRAS El proceso de preparación de muestras involucra todos los procedimientos previos al análisis y posteriores al ingreso de la muestra al laboratorio que permitan asegurar la calidad del análisis y su control. 10.1. Preparación de la muestra de suelo 10.1.1. Secado Las muestras que llegan al laboratorio con la humedad de campo y sin disturbar se someten a secado al aire para minimizar la actividad iónica y de la materia orgánica propiciada por la presencia del agua presente en los poros del suelo. El secado puede realizarse al aire libre en una instalación dispuesta con sombrío o en una habitación con adecuada circulación de aire sobre bandejas cubiertas de papel de envolver (kraft). El tiempo de secado depende de las características del suelo (contenido de arcilla y materia orgánica), y del medio ambiente (temperatura y humedad relativa), y fluctúa entre 1-3 días. Si es necesario, los suelos se Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 12 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX pueden secar en estufas de circulación forzada a temperatura entre 40-60°C de acuerdo a su contenido de materia orgánica (A mayor contenido de materia orgánica, se debe emplear una temperatura mas baja). 10.1.2. Molienda Una vez seco el suelo al aire, moler para romper los agregados de gran tamaño con la ayuda de un rodillo de madera o de una mano de mortero de caucho o de ágata. Los suelos arcillosos se muelen mejor en estado semihúmedo ya que si se dejan secar completamente el suelo se endurece y el proceso de molienda resulta extremadamente difícil. 10.1.3. Tamizado y Homogenización Pasar la muestra molida y seca por un tamiz con malla de 2 mm de luz (ASTM No 10) en acero inoxidable o de material plástico para evitar la contaminación con metales exógenos. Para los análisis que incluyen digestión de la muestra es aconsejable el uso de mallas mas finas; frecuentemente se utilizan 0,25 mm (ASTM No 60) o la malla No. 100. Desechar la fracción de tamaño superior a 2 mm y recoger la de tamaño inferior en una bolsa plástica preferiblemente con cierre hermético o de cremallera (ziplock) o en un frasco de polietileno. Codificar según procedimiento del laboratorio. Mezclar la muestra por un proceso de balanceo dentro del recipiente que la contiene. Es usual que dada la diversidad de densidad de las partículas que componen el suelo éstas tiendan a separarse por lo que esta operación es siempre necesaria antes de realizar el cuarteo o tomar las muestras parciales. 10.1.4. Cuarteo y Almacenamiento Para obtener la muestra de análisis es necesario realizar un submuestreo hasta obtener el peso adecuado. Existe un peso óptimo de muestra representativa dependiendo del tamaño de partícula y de la heterogeneidad de la muestra, en el caso de partículas tamizadas por 2mm es de aproximadamente 20 g. Para el submuestro se puede utilizar el método de “cuarteo”: Amontonar el material homogenizado formando un cono, aplastar el cono y dividir por su centro con una espátula plástica en cuatro porciones; separar dos cuartos opuestos y mezclarlos; desechar los dos cuartos restantes. Repetir el proceso de homogenización y cuarteo hasta obtener la muestra de tamaño apropiado. Almacenar la muestra debidamente identificada en bolsas o frascos de polietileno de cierre hermético. 10.1.5. Humedad higroscópica Todos los análisis de suelo se reportan en base seca, por tanto la determinación de la pérdida de humedad a 105 °C de la muestra seca al aire constituida por el agua retenida por Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 13 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX capilaridad y la adsorbida, forma parte de los procedimientos de preparación de la muestra de suelo para análisis. Pesar, con aproximación de 0,1 mg, en los recipientes de acero inoxidable o de aluminio, entre 5 y 10 g de suelo seco al aire molido y tamizado Colocar en la estufa previamente estabilizada a 105 ± 5°C durante 24 horas o hasta peso constante. Registrar los pesos del recipiente vacío, el recipiente con la muestra húmeda y el recipiente con la muestra seca, en los formatos correspondientes. 10.2. Muestras de forraje La actividad metabólica continua en los forrajes verdes ya cortados, especialmente con mucha humedad, puede modificar la cantidad de los elementos presentes. Puesto que existe el riesgo de iniciar procesos fermentativos o proliferación de microorganismos (hongos), que alteren la composición original del material, las muestras deben ser enviadas lo más rápidamente posible al laboratorio y conservarse bajo refrigeración durante su transporte. 10.2.1. Limpieza Usualmente el material vegetal se encuentra recubierto de suelo o partículas de polvo o detritus que deben ser eliminados para evitar interferencias con el análisis. La limpieza es por tanto absolutamente necesaria, en este caso, pero a la vez deben evitarse períodos largos de contacto entre el material vegetal y la solución de limpieza que puedan acarrear pérdidas de componentes solubles. La limpieza se puede realizar con un paño o cepillo de cerdas finas seguida de un lavado con agua desionizada o con solución diluida de detergente neutro, según el grado de contaminación de las muestras. Al final del proceso se elimina el exceso de líquido de limpieza por escurrimiento y se colocan las muestras para un presecado en una toalla de papel absorbente. 10.2.2. Presecado y Molienda Colocar las muestras lavadas dentro de bolsas de papel kraft con orificios y llevar a secado en estufa a 60 °C, durante 24 horas. Moler las muestras secas en molino tipo Wiley con cribas en acero inoxidable de malla de 60, o en su defecto en morteros de porcelana o ágata. 10.2.3. Secado Final Una vez molido el material, colocar de nuevo en la estufa a 60 °C hasta peso constante y empacar en frascos de polietileno con tapa rosca de cierre hermético, para prevenir cambios Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 14 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX de humedad en las muestras. Codificar las muestras de acuerdo con el procedimiento usual del laboratorio. 10.3. Digestión abierta con reflujo 10.3.1. Digestión con agua regia a) Pesar de 0,5 a 1 g de la muestra homogenizada en un pesasustancias. Transferir cuantitativamente a un erlenmeyer de 125 o 250 mL, a un tubo de digestión o un balón de fondo plano de 250 mL. b) Adicionar 10 mL de agua regia y calentar a reflujo con ebullición suave durante 2 o 3 horas. c) Transcurrido este periodo, apagar la calefacción y permitir el que el digerido alcance la temperatura ambiente. d) Filtrar el digerido a través de papel de filtro Whatman 41 o equivalente y recoger el filtrado en un balón aforado de 25 o 50 mL. e) Lavar el recipiente de digestión con porciones pequeñas de agua destilada – desmineralizada y adicionar los lavados al filtro. f) Completar a volumen con agua destilada – desmineralizada. 10.3.2. Digestión con HNO3-H2O2 a) Pesar 0,25 a 1g de muestra homogenizada y colocarlos dentro de un erlenmeyer de 125 o 250 mL, a un tubo de digestión o un balón de fondo plano de 250 mL. b) Adicionar 10 mL de acido nítrico 1:1 muy lentamente por las paredes del reactor y mezclar suavemente. c) Calentar a 95 ± 5°C durante 10 a 15 minutos, con ebullición suave. d) Permitir que se enfríe la muestra y adicionar 5 mL de acido nítrico concentrado, para el caso de los erlenmeyer, cubrir con un vidrio de reloj y calentar por 30 minutos. Si se generan humos castaños es indicio de que hay oxidación por acción del acido nítrico. e) Repetir la adición de 5 mL de acido nítrico hasta que no se generen más humos castaños, indicando que la reacción ha sido completa con el acido. f) Evaporar calentando a 95 +/- 5°C hasta casi 5 mL de solución durante dos horas, manteniendo siempre solución en el fondo del vaso con la adición de pequeñas Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 15 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX cantidades de agua destilada. Dejar enfriar cuando se haya completado el tiempo dispuesto para la reacción. g) Adicionar 2 mL de agua destilada-desmineralizada y 3 mL de peróxido de hidrógeno del 30%, teniendo la precaución de que no ocurran derrames de la muestra por la reacción vigorosa del peroxido. Cubrir el erlenmeyer con el vidrio reloj y calentar suavemente hasta la cesación de la efervescencia. h) Cuando la reacción vigorosa disminuya y el recipiente se encuentre frío, adicionar 1 mL de peróxido de hidrógeno al 30 %. Siga adicionando alícuotas de 1 mL de peróxido de hidrógeno al 30 % con calentamientos, hasta que no ocurra más efervescencia. No adicionar más de 10 mL de peróxido. i) Tapar el erlenmeyer con el vidrio reloj y evaporar calentando a 95 ± 5°C hasta casi 5 mL. Permitir enfriar cuando se haya completado el tiempo dispuesto para la reacción. j) Terminada la digestión por reflujo, transferir el digerido a un balón aforado de 25 o 50 mL y completar a volumen con agua destilada. Si el digerido presenta partículas, filtrar y recibir el filtrado en el balón aforado. Con el fin de incrementar la solubilidad de algunos metales, se puede realizar el siguiente paso adicional: k) Adicionar 10 mL de acido clorhídrico concentrado al digerido obtenido en i; cubrir el erlenmeyer con el vidrio reloj y calentar a 95 ± 5°C hasta llevar a un volumen de 5 mL. l) Terminada la digestión por reflujo, transferir el digerido a un balón aforado de 25 o 50 mL y completar a volumen con agua destilada. Si el digerido presenta partículas, filtrar y recibir el filtrado en el balón aforado. 10.4. Calcinación de forrajes a) Pesar de 0,5 a 2 g de la muestra homogenizada, en un crisol de porcelana. b) Precalentar la mufla a 300 °C; introducir el crisol con la muestra dentro de la mufla. c) Revisar periódicamente el crisol con la muestra para determinar el final de la emisión de humos. d) Elevar la temperatura de la mufla a 500 ± 50°C y dejar por 2 horas. e) Retirar cuidadosamente de la mufla, el crisol con las cenizas y colocarlo en una lámina de asbesto durante unos 2 o 3 minutos. f) Colocar el crisol en un desecador de vidrio. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 16 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX g) Una vez frío, adicionar a las cenizas 5 a 10 gotas de agua destilada y 3-4 mL de ácido nítrico 1:1. h) Evaporar el ácido adicionado en una plancha de calentamiento a 100-120 °C, evitando salpicaduras de la ceniza fuera del crisol. i) Llevar nuevamente el crisol con las cenizas a la mufla a 500 ± 50°C, por una hora más. j) Retirar cuidadosamente de la mufla, el crisol con las cenizas y colocarlo en una lámina de asbesto durante unos 2 o 3 minutos. k) Colocar el crisol en un desecador de vidrio. l) Una vez frío, disolver la ceniza en 10 mL de ácido clorhídrico 1:1 y complete a volumen en un balón aforado de 25 o 50 mL. 10.5. Digestión ácida por microondas con ácido nítrico concentrado a) Pesar de 0,2 a 0,5 g de la muestra homogenizada en un trozo de papel de filtro, tarando la balanza con el trozo de papel. Transferir el papel con la muestra pesada a un vaso de teflón. b) Adicionar 10 mL de acido nítrico concentrado. Si se observa una reacción vigorosa, permitir que esta disminuya antes de tapar el recipiente reactor. c) Colocar el vaso reactor dentro del escudo protector, tapar y colocar en la posición seleccionada del rotor. d) Prepare un blanco de reactivos adicionando a un vaso de teflón, 10 mL de acido nítrico concentrado y un trozo de papel de filtro similar al utilizado para pesar la muestra. e) Ocupar todos los espacios del rotor con vasos de teflón. En caso de no usar todos los vasos con muestras, coloque vasos con 10 mL de de agua destilada – desmineralizada en las posiciones restantes del rotor, con el fin de haya un equilibrio de energía en todos los reactores. f) Ajustar el tornillo de sujeción de cada vaso, a la fuerza indicada por el fabricante. Normalmente el equipo trae como accesorio una llave ajustada para dar la fuerza apropiada. g) Colocar el rotor con los vasos de reacción dentro del horno microondas y conectar los sensores de temperatura y presión. h) Siguiendo las instrucciones del fabricante, crear y almacenar un programa de digestión, de tal manera que la muestra alcance una temperatura de 175 °C dentro de los primeros Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 17 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX 5 minutos de programa y luego mantenga una temperatura de 170-180 °C, durante 10 minutos mas. La presión no debe sobrepasar las 6 atm. i) Una vez finalizado el programa, permitir el enfriamiento del rotor al ambiente durante unos 15 minutos. j) Sumergir el rotor en el baño de enfriamiento durante 30 minutos. k) Dentro de la cabina de extracción de vapores, aflojar los tornillos de sujeción de los vasos reactores y destaparlos cuidadosamente. l) Transferir el digerido a un balón aforado de 25 o 50 mL y completar a volumen con agua destilada-desmineralizada. Si el digerido presenta partículas, filtrar y recibir el filtrado en el balón aforado. 11. PROCEDIMIENTO ANALITICO 11.1. Determinación de metales por espectrofotometría de absorción atómica por generación de hidruros a) Leer cuidadosamente el manual operativo del equipo de absorción atómica por llama directa publicado por el fabricante. b) Encender el equipo, seleccionar la lámpara del elemento a determinar, conectarla a la corriente adecuada y permitir su calentamiento por unos 15 minutos. c) Ajustar las condiciones apropiadas para el análisis (longitud de onda, ancho de rendija, quemador para llama de aire acetileno). En la Tabla No. 1 se presentan las condiciones sugeridas de trabajo para el As, Sb y Se. d) Ubicar la celda de cuarzo en forma de T en el quemador del equipo y alinee con el haz de luz emitida por la lámpara. e) Encender el equipo generador de hidruros, deposite el ácido clorhídrico, borohidruro de sodio en hidróxido de sodio y el yoduro de potasio recién preparados en los recipientes respectivos. f) Ajustar los flujos: Muestra y blanco alrededor de 4,2 mL/min, borohidruro alrededor de 2,1 mL/min y el gas de arrastre (argón), aproximadamente a 200 mL/min. Permita que los flujos se estabilicen por lo menos 10 minutos. (Los valores dados son sugeridos, el analista debe ajustar las condiciones adecuadas para lograr una lectura de absorbancia y una estabilidad de señal, apropiadas.) Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha: 31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 18 de 32 DETERMINACIÓN DE METALES (ANTIMONIO, ARSÉNICO Y SELENIO) SEUDOTOTALES EN SUELOS Y BIOABONOS Y METALES (ANTIMONIO, ARSÉNICO Y SELENIO) TOTALES EN FORRAJES, POR ESPECTROFOTOMETRÍA ATÓMICA GENERACIÓN DE HIDRUROS, ESPECTROFOTOMETRÍA ATÓMICA HORNO DE GRAFITO Y EMISIÓN POR PLASMA Elemento Longitud de onda (nm) Slit (nm) Combustible Oxidante Corrección de fondo Rango de trabajo (µg/L) Supresor de ionización LD estimado (µg/L) Antimonio 217,6 0,7 Acetileno Aire Requerido 5 a 50 No 3,0 Arsénico 193,7 0,7 Acetileno Aire Requerido 2 a 50 No 1,0 Selenio 196,0 2,0 Acetileno Aire Requerido 2 a 50 No 2,0 Tabla No. 1 – Condiciones de lectura de metales por absorción atómica generación de hidruros Elemento Longitud de onda (nm) Tiempo Secado / Temperatura Tiempo Calcinación / Temperatura Tiempo Atomización / Temperatura Corrección de fondo Gas de purga Rango de trabajo (µg/L) Modificador de matriz LD estimado (µg/L) Antimonio 217,6 30 seg./125°C 30 seg/800°C 10 seg/2700°C Requerido Ar o N2 20-300 No 3 Arsénico 193,7 30 seg./125°C 30 seg/1200°C 10 seg/2700°C Requerido Ar o N2 2-50 No 1 Selenio 196,0 30 seg/125°C 30 seg/1000°C 10 seg/2800°C Requerido Ar o N2 2-50 No 2 Tabla No. 2 – Condiciones de lectura de metales por absorción atómica horno de grafito Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 19 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX g) Para el caso del antimonio y el arsénico, adicionar 5 ml de HCl concentrado y 5 mL de solución de KI al 20% tanto a patrones como a los digeridos y permitir la reacción durante 30 minutos antes de la lectura. h) Una vez estables los flujos, iniciar las lecturas, comenzando con el blanco de reactivos y luego generar la curva de calibración con los estándares de trabajo, en su orden, de menor a mayor concentración; registrar la mayor absorbancia obtenida en el formato correspondiente o grabar en el software del equipo. i) Aspirar el blanco de reactivos y ajustar el cero de la lectura. Leer los digeridos obtenidos en los numerales 10.3, 10.4 y 10.5. Registrar los valores de absorbancia manualmente o en el software del equipo. j) Si la absorbancia o concentración de alguno de los digeridos está por fuera del intervalo de trabajo, realizar una dilución apropiada y realizar nuevamente la lectura. k) Realizar una lectura del blanco de reactivos y de uno o más patrones de control cada diez determinaciones consecutivas. l) Finalizadas las lecturas, permitir que el generador de hidruros enjuague todo el sistema pasando agua destilada-desmineralizada por lo menos durante 10 minutos. m) Limpiar con una toalla suave la manguera de succión entre lecturas. 11.2. Determinación de metales por espectrofotometría de absorción atómica por horno de grafito a) Leer cuidadosamente el manual operativo del equipo de absorción atómica y el del horno de grafito, publicados por el fabricante. b) Encender el equipo, seleccionar la lámpara del elemento a determinar, conectarla a la corriente adecuada y permitir su calentamiento por unos 15 minutos. c) Ajustar las condiciones apropiadas para el análisis (longitud de onda, ancho de rendija, tipo y posición del tubo, flujo del gas de purga, corrección de fondo). En la Tabla No. 2 se presentan las condiciones sugeridas de trabajo para diversos metales. d) Inyectar una alícuota de 20-50 µL del blanco de reactivos por triplicado, en el horno de grafito y atomice. Verifique el ajuste del cero de lectura del equipo. e) Leer los patrones de la curva de calibración, de menor concentración a mayor concentración, inyectando cada uno de ellos por triplicado. Registrar los valores de absorbancia manualmente o en el software del equipo. f) Leer los extractos o digeridos obtenidos en el numeral 10., inyectando cada uno de ellos por triplicado. Registrar los valores de absorbancia manualmente o en el software del equipo. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 20 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX g) Si la absorbancia o concentración de alguno de los digeridos está por fuera del intervalo de trabajo, realizar una dilución apropiada y realizar nuevamente la lectura. h) Realizar una lectura del blanco de reactivos y de uno o más patrones de control cada diez determinaciones consecutivas. i) El tubo del horno debe de limpiarse a intervalos regulares entre las determinaciones, permitiendo que este alcance la máxima temperatura permitida, con el fin de eliminar los depósitos de las determinaciones previas. 11.3. Determinación de metales por espectrofotometría de emisión por plasma Nota: Debido a que los diferentes modelos de espectrofotómetros de emisión por plasma presentan particularidades en su acondicionamiento y manejo, se deben seguir las indicaciones dadas por cada fabricante; para esto es necesario disponer del manual operativo del equipo. a) Leer cuidadosamente el manual operativo del equipo de emisión por plasma, publicado por el fabricante. b) Encender el equipo y encender el plasma, seleccionar el poder incidente de radiofrecuencia apropiado y permitir que el instrumento se estabilice térmicamente durante 30 a 60 minutos. Seguir las indicaciones del fabricante para establecer condiciones tales como la altura de visión, el flujo de argón y el flujo de gas refrigerante, la tasa de flujo y el tiempo de bombeo de patrones y muestras, la tasa de flujo de bombeo y el tiempo de lavado y el tiempo de lectura del pico. En la Tabla No. 3 se indican las longitudes de onda de emisión de varios metales, junto con los límites de detección estimados y algunos metales que pueden interferir en la determinación. c) Aspirar el blanco de reactivos para el control de la curva de calibración inicial y control de posibles contaminaciones en el sistema de aspiración de muestras. d) Leer por triplicado, de menor a mayor concentración los estándares de la curva de calibración. Los valores de emisión son registrados por el software de manejo del sistema. e) Leer por triplicado los extractos o digeridos obtenidos en el numeral 10. Los valores de emisión son registrados, por el software de manejo del sistema. f) Si la emisión o la concentración de alguno de los digeridos está por fuera del intervalo de trabajo, realizar una dilución apropiada y realizar nuevamente la lectura. g) Realizar una lectura del blanco de reactivos y de uno o más patrones de control cada diez determinaciones consecutivas, con el fin de controlar el proceso de medición. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 21 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX *ELEMENTO QUE INTERFIERE CUANDO SU CONCENTRACIÓN ES > Longitud 100 mg/L de onda (nm) Al Cr Cu Fe Mg Mn Ni Ti V Aluminio 308,21 -----X --X Antimonio 206,83 X -X X ---X X Arsénico 193,69 ---------Bario 455,40 ---------Berilio 313,04 -------X X Cadmio 226,502 ---X --X --Calcio 317,93 ---------Cobalto 228,61 -X -X --X X -Cobre 324,75 ---X ---X X Cromo 267,71 ---X -X -X X Hierro 259,94 -----X ---Manganeso 257,61 X X -X X ----Mercurio 194,22x2+ ---------Molibdeno 202,03 X --X -----Níquel 231,60x2+ ---------Plata 328,06 ---------Plomo 220,35 X --------Selenio 196,02 ---------Sodio 588,99 ---------Vanadio 292,40 -X -X ---X -Zinc 213,85 --X ---X --* El nivel de interferencia puede variar de acuerdo con la corrección de fondo seleccionada. + Longitud de onda secundaria donde son menores las interferencias producidas por otros elementos -- No se detectó interferencia Elemento LD estimado (µg/L) 30,0 21,0 35,0 0,87 0,2 2,3 6,7 4,7 3,6 4,7 4,1 0,9 17,0 5,3 10,0 4,7 28,0 50,0 19,0 5,0 1,2 Tabla No. 3 – Longitudes de onda de lectura, interferentes y límites de detección para la determinación de metales por emisión por plasma 12. METODOLOGÍA DE CÁLCULO Interpolar la señal (absorbancia o emisión) obtenida para cada digerido e interpole en la curva de calibración; aplique los factores que sean necesarios. Los equipos actuales usualmente poseen un software que realiza las operaciones de cálculo automáticamente y arrojan la concentración del elemento en el extracto; asegurarse de introducir correctamente todos los valores necesarios en el software, para evitar errores en los resultados obtenidos. 12.1. Concentración del metal en el extracto CM Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 ( AM b) * F (Ecuación 1) m Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 22 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX Donde: CM es la concentración del metal en el extracto o digerido, en mg/L o µg/L AM es la señal obtenida para el extracto o digerido b es el intercepto de la curva de calibración m es la pendiente de la curva de calibración F es el factor de dilución 12.2. Concentración del metal en la muestra húmeda CMH CM * V (Ecuación 2) Pmh Donde: CM.H. es la concentración del metal en la muestra húmeda, en mg/kg o µg/kg CM es la concentración del metal en el extracto o digerido, en mg/L o µg/L V es el volumen final del extracto o digerido, en mL. Pmh es el peso de la muestra húmeda, en g. 12.3. Concentración del metal en la muestra seca 100 (Ecuación 3 – aplicable a suelos) C MS C MH * 100 pW 100 C MS C MH * (Ecuación 4 – aplicable a bioabonos y forrajes) 100 H Donde CMS es la concentración del metal en la muestra seca, en mg/kg o µg/kg pW es la humedad higroscópica de la muestra, en porcentaje (únicamente para los suelos) H es la humedad de la muestra, en porcentaje (para el caso de bioabonos y forrajes) 12.4. Humedad higroscópica de los suelos (pW) P mh P ms *100 (Ecuación 5) pW P ms Donde: Pw es la humedad higroscópica del suelo, en porcentaje Pmh es el peso de la muestra húmeda, en g. Pms es el peso de la muestra seca, en g. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 23 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX 12.5. Humedad de los bioabonos y los forrajes (H) P mh P ms *100 (Ecuación 6) H P mh Donde: H es la humedad del bioabono o el forraje, en porcentaje Pmh es el peso de la muestra húmeda, en g. Pms es el peso de la muestra seca, en g. 12.6. Expresión de los resultados Expresar el contenido de metales en la muestra en µg o mg metal /kg muestra en base seca. (P ej. 10,6 µg Se/kg). 13. ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD ANALÍTICA a) Elaborar la curva de calibración con un mínimo de cuatro puntos más un blanco de reactivos. b) Revisar periódicamente la estabilidad de la lectura con uno o dos patrones de verificación, cuyo valor obtenido no debe superar en ± 10 % el valor esperado. c) Realizar las determinaciones al menos por duplicado con el fin de verificar la precisión de las lecturas. d) Registrar todos los datos primarios y resultados en los formatos apropiados, a fin de asegurar la trazabilidad de las determinaciones. e) Verificar que el contenido de metal en todos los reactivos empleados sea menor al límite de detección del método. Esto puede apreciarse en el blanco de reactivos. f) Seguir escrupulosamente el proceso de lavado de material descrito en el numeral 9. con el fin de evitar contaminación de las muestras. g) Verificar que el mantenimiento y calibración de los equipos se realice de acuerdo al programa establecido por el laboratorio. h) Realizar interlaboratorios nacionales o internacionales para verificar toda la metodología de análisis. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 24 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX 14. PROPUESTA DE VALIDACIÓN DEL MÉTODO La validación o confirmación es un paso indispensable que debe realizar el laboratorio, antes de utilizar por primera vez cualquier método analítico y usarlo rutinariamente. Dicha confirmación consiste en la recolección y análisis de evidencia objetiva que permita demostrar que el método en cuestión permite obtener resultados confiables bajo las condiciones de trabajo del laboratorio. Para el caso de los métodos de análisis de metales en suelos, bioabonos y forrajes, se proponen los siguientes parámetros a tener en cuenta en la confirmación: a) Rango lineal y sensibilidad. b) Precisión. c) Exactitud – Recuperación en matriz d) Limite de detección. e) Limite de Cuantificación. f) Incertidumbre de medición El esquema con el desarrollo de las actividades a realizar con el fin de lograr la confirmación de los métodos se presenta en el Anexo 3. 15. REFERENCIAS a) Determinación de antimonio y arsénico por absorción atómica – generación de hidruros. Método EPA 7062, Sept./94 b) Determinación de selenio por absorción atómica – generación de hidruros. Método EPA 7742, Sept./94 c) Determinación de metales por Espectrofotometría de Absorción Atómica por Llama y Horno de Grafito. Método EPA-7000A, Jul. /92. d) Digestión Ácida de Sedimentos, Suelos, Lodos. Método EPA-3050B, Dic. /96. e) Digestión Ácida asistida por Microondas de Sedimentos, Lodos, Suelos y Aceites. Método EPA-3051, Sept. /94. f) Espectrofotometría de Emisión Atómica con Plasma, Método EPA-6010B. g) Salinas, J.C., García, R. Métodos Químicos para el Análisis de Suelos Ácidos y Plantas Forrajes., Centro Internacional de Agricultura Tropical. Programa de Pastos Tropicales, Cali, Colombia. 80 pp. h) Carter, M.R. 1993 Soil Sampling and Methods of Analysis. Canadian Society of Soil Science Lewis Publishers. 823 pp. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 25 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX i) Jackson, M.L. 1970 Análisis Químico de Suelos Ediciones Omega S.A. Barcelona 660 pp. j) NTC 11464 Pretratamiento de muestras de suelos para análisis fisicoquímicos. k) Ure, A.M. 1995 Methods of analysis for heavy metals in soils. En: Heavy Metals in Soils, Second Edition Editor B.J. Alloway Balckie Academic & Profesional U.K. l) Pitchel,J., Salt,C.A. 1998 Vegetative Growth and Trace Metal Accumulation on Metalliferous Wastes J. Environ.Qual 27: 618-624. m) Gupta, S.K. 1993 Comparison and Evaluation of Extractation Media and their Suitability in a simple Model to Predict the Biological Relevance of Heavy Metal Concentration in Contamined Soils J. Environm. Anal. Chem 51:25-4 n) EURACHEM (1998). The Fitness for Purpose of Analytical Methods - A Laboratory Guide to Method Validation and Related Topics, 1st English Edition. o) Miller J.N y Miller J.C. 2003 Estadística y Quimiometría para Química Analítica, Tercera Edición. Pearson Educación. Mexico, p.123. p) EURACHEM CITAC. 2000 Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement. Second Edition. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 26 de 32 DETERMINACIÓN DE METALES (ANTIMONIO, ARSÉNICO Y SELENIO) SEUDOTOTALES EN SUELOS Y BIOABONOS Y METALES (ANTIMONIO, ARSÉNICO Y SELENIO) TOTALES EN FORRAJES, POR ESPECTROFOTOMETRÍA ATÓMICA GENERACIÓN DE HIDRUROS, ESPECTROFOTOMETRÍA ATÓMICA HORNO DE GRAFITO Y EMISIÓN POR PLASMA ANEXO 1 - GUIA PARA LA PREPARACIÓN DE PATRONES DE ARSÉNICO, ANTIMONIO Y SELENIO PARA ABSORCION ATOMICA – GENERACIÓN DE HIDRUROS ELEMENTO ARSENICO ANTIMONIO SELENIO PATRON DE PARTIDA 1000 mg/L 1000 mg/L 1000 mg/L PATRON INTERMEDIO 1 Medir 5 mL del patrón de partida y diluir a 500 mL con agua acidulada. Medir 5 mL del patrón de partida y diluir a 500 mL con agua acidulada. Medir 5 mL del patrón de partida y diluir a 500 mL con agua acidulada. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 10 mg/L 10 mg/L 10 mg/L PATRON INTERMEDIO 2 Medir 5 mL del patrón intermedio 1 y diluir a 500 mL con agua acidulada. Medir 5 mL del patrón intermedio 1 y diluir a 500 mL con agua acidulada. Medir 5 mL del patrón intermedio 1 y diluir a 500 mL con agua acidulada. Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 100 ug/L 100 ug/L 100 ug/L PATRONES DE REFERENCIA ANOTACIONES Medir 2 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 2 ug/L Medir 5 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 5 ug/L Medir 10 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 10 ug/L Medir 25 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 25 ug/L Medir 100 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 200 mL con agua acidulada. 50 ug/L Medir 5 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 5 ug/L Medir 10 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 10 ug/L Medir 25 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 25 ug/L Medir 100 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 200 mL con agua acidulada. 50 ug/L Medir 2 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 2 ug/L Medir 5 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 5 ug/L Medir 10 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 10 ug/L Medir 25 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 25 ug/L Medir 100 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 200 mL con agua acidulada. 50 ug/L Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Código: XXXXXX Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 27 de 32 DETERMINACIÓN DE METALES (ANTIMONIO, ARSÉNICO Y SELENIO) SEUDOTOTALES EN SUELOS Y BIOABONOS Y METALES (ANTIMONIO, ARSÉNICO Y SELENIO) TOTALES EN FORRAJES, POR ESPECTROFOTOMETRÍA ATÓMICA GENERACIÓN DE HIDRUROS, ESPECTROFOTOMETRÍA ATÓMICA HORNO DE GRAFITO Y EMISIÓN POR PLASMA ANEXO 2 - GUIA PARA LA PREPARACIÓN DE PATRONES DE ARSÉNICO, ANTIMONIO Y SELENIO PARA ABSORCION ATOMICA – HORNO DE GRAFITO ELEMENTO ARSENICO ANTIMONIO SELENIO PATRÓN DE PARTIDA 1000 mg/L 1000 mg/L 1000 mg/L PATRÓN INTERMEDIO 1 Medir 5 mL del patrón de partida y diluir a 500 mL con agua acidulada. Medir 5 mL del patrón de partida y diluir a 500 mL con agua acidulada. Medir 5 mL del patrón de partida y diluir a 500 mL con agua acidulada. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 10 mg/L 10 mg/L 10 mg/L PATRÓN INTERMEDIO 2 Medir 5 mL del patrón intermedio 1 y diluir a 500 mL con agua acidulada. Medir 5 mL del patrón intermedio 1 y diluir a 100 mL con agua acidulada. Medir 5 mL del patrón intermedio 1 y diluir a 500 mL con agua acidulada. Revisado por:IDEAM Fecha:31/01/2008 100 ug/L PATRONES DE REFERENCIA ANOTACIONES Medir 2 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 2 ug/L Medir 5 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 5 ug/L Medir 10 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 10 ug/L Medir 20 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 20 ug/L Medir 100 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 200 mL con agua acidulada. 50 ug/L Medir 4 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 20 ug/L Medir 10 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 50 ug/L Medir 20 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 100 ug/L Medir 30 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 150 ug/L Medir 40 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 200 ug/L Medir 60 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 300 ug/L Medir 2 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 2 ug/L Medir 5 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 5 ug/L Medir 10 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 10 ug/L Medir 25 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 100 mL con agua acidulada. 25 ug/L Medir 100 mL del patrón intermedio 2 y diluir a 200 mL con agua acidulada. 50 ug/L 500 ug/L 100 ug/L Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 28 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX ANEXO 3 - PROPUESTA DE VALIDACIÓN - DETERMINACIÓN DE ARSÉNICO, ANTIMONIO Y SELENIO EN SUELOS, BIOABONOS Y FORRAJES 1 - LINEALIDAD 1.1 Preparar un mínimo de seis (6) patrones del metal de interes a partir de un Patrón Certificado de 1000 ppm. Las concentraciones de los patrones seleccionados deben cubrir el rango lineal esperado, de acuerdo a la sensibilidad de lectura indicada en la literatura. Nota: Cada uno de los seis patrones debe prepararse por triplicado para obtener tres series de soluciones (Curva 1, Curva 2 y Curva 3) 1.2 Someter las soluciones preparadas al procedimiento de extracción o digestión y realizar la lectura por el método seleccionado, cuidando de optimizar las condiciones de tal manera que se obtengan las lecturas de absorbancia o emisión mas altas posibles. Las tres series deben ser leídas en un periodo de tiempo no mayor a tres dias. 1.3 Calcular la señal promedio para cada patrón y construir una gráfica de Señal promedio vs. Concentración. Verificar visualmente cuales patrones presentan una tendencia lineal; descartar aquellos que presenten desviación de dicha tendencia y calcular la pendiente y el intercepto de la recta obtenida. 1.4 Con los datos de los patrones que presentan la tendencia lineal en 1.3, elaborar una gráfica de Señal/Conc. vs. Concentración, señalando los puntos. En esta misma gráfica, construir un intervalo correspondiente a Pendiente ± 10 % y determinar cuales de los puntos señalados caen dentro del intervalo definido. Estos puntos corresponden al Intervalo Dinámico Lineal. 1.5 Los patrones de la Curva de Calibración de Trabajo se deben preparar dentro de este intervalo y deben ser al menos cinco (5) soluciones. ANALISTA 3 - PRECISIÓN INTERMEDIA 2 - REPETIBILIDAD DIA 4 - EXACTITUD 1 Seis (6) réplicas de patrón de la matriz bajo estudio, con concentraciones certificadas del o los metales de interes, sometidas a todo el proceso de preparación igual a las muestras. 2 Seis (6) réplicas de patrón de la matriz bajo estudio, con concentraciones certificadas del o los metales de interes, sometidas a todo el proceso de preparación igual a las muestras. 1 - 2 - ANALISTA 1 Seis (6) réplicas de patrón de la matriz bajo estudio, con concentraciones certificadas del o los metales de interes, sometidas a todo el proceso de preparación igual a las muestras. Seis (6) réplicas de patrón de la matriz bajo estudio, con concentraciones certificadas del o los metales de interes, sometidas a todo el proceso de preparación igual a las muestras. ANALISTA 2 2. REPETIBILIDAD: Calcular el coeficiente de variación (CV) de los resultados obtenidos por cada analista y compararlo con un criterio de aceptación conocido (P Ej. Resultados obtenidos en ejercicios de intercomparación o CV obtenidos mediante la Curva de Horwitz) 3. PRECISIÓN INTERMEDIA: Calcular el coeficiente de variación (CV) de los resultados obtenidos por todos los analistas y compararlo con un criterio de aceptación conocido (P Ej. Resultados obtenidos en ejercicios de intercomparación o CV obtenidos mediante la Curva de Horwitz). Alternativamente, se puede realizar un análisis de varianza (ANOVA) con los resultados obtenidos para verificar si existe diferencia entre ellos, debido a la influencia de los diferentes analistas o días. 4. EXACTITUD: 4.1 Calcular el porcentaje de recuperación de los resultados obtenidos en los ensayos de repetibilidad o precisión intermedia mediante la ecuación CObtenida % Recuperación CCertificada *100 4.2 Comparar los resultados de recuperación con un criterio de aceptación conocido (P Ej. Resultados obtenidos en ejercicios de intercomparación o intervalo de tolerancia en la concentración certificada del patrón empleado). Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 29 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX 5 - LÍMITE DE DETECCIÓN DEL MÉTODO 5.1 Preparar un mínimo diez (10) blancos de reactivos, someter al proceso usual de preparación de las muestras y leer la señal por el método seleccionado. 5.2 Calcular el Limite de Detección en el extracto o el digerido como: LD Extracto y bl 3,3 * s bl donde yb l es la señal promedio de los blancos y sbl es la Desv. Estandar de la señal de los blancos. 5.3 Calcular el Límite de Detección del Método en la matriz en estudio (suelo, bioabono o forraje), mediante la siguiente ecuación: LDM LDExtracto ( mg / L ) * VExtracto( mL) Pmuestra seca ( g ) 5.4 Con el fin de verificar el límite de detección calculado, diluir cinco o seis réplicas de las digestiones o extracciones empleadas en la determinación de repetibilidad o exactitud, hasta alcanzar concentraciones equivalentes a: 0,5 LD extracto; 1 LD extracto y 2 LD Extracto. 5.5 Realizar la lectura de los patrones diluidos y comparar los valores de las señales obtenidas con las señales de los blancos. 6 - LÍMITE DE CUANTFICACION 6.1 Preparar un mínimo diez (10) blancos de reactivos, someter al proceso usual de preparación de las muestras y leer la señal por el método seleccionado. 6.2 Calcular el Limite de Cuantificación en el extracto o el digerido como: LC Extracto ybl 10 * s bl donde yb l es la señal promedio de los blancos y sbl es la Desv. Estandar de la señal de los blancos. 6.3 Calcular el Límite de Cuantificación del Método en la matriz en estudio (suelo, bioabono o forraje), mediante la siguiente ecuación: LCM LCExtracto ( mg / L) * VExtracto( mL) Pmuestra seca( g ) 7 - Estimación de incertidumbre de medición Con el fin de estimar la incertidumbre de medición, se deben identificar todas las fuentes que puedan afectar el procedimiento analítico, causando variabilidad en el resultado; y se debe cuantificar la magnitud de dicha afectación. Se presenta a continuación, a modo de ejemplo, el esquema para la estimación de la incertidumbre de medición en la determinación de un metal en muestras sólidas, por espectrofotometría de absorción atómica. Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 30 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX El procedimiento analítico se muestra de manera esquemática en el diagrama de flujo a continuación: Muestra homog éna HNO3 Dig estión por microondas 175 °C por 15 minutos Patrón certificado del metal Aforo a volumen del dig erido Preparación de patrones de calibración Lectura en el espectrofotómetro A.A. Lectura de la curva de calibración RESULTADO La concentración del metal en la muestra se calcula mediante la siguiente ecuación: CM ( AM b) * F m Donde: CM es la concentración del metal en el extracto o digerido, en mg/L o µg/L AM es la señal obtenida para el extracto o digerido b es el intercepto de la curva de calibración m es la pendiente de la curva de calibración FC es el factor de concentración de la muestra = V Final del extractoo digerido P , muestra sec a En la estimación de la incertidumbre en la determinación de metal se tienen en cuenta las siguientes contribuciones: Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 31 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX PARÁMETRO SÍMBOLO ECUACIÓN o DEFINICIÓN Está dada por la repetibilidad o la precisión intermedia obtenida para el método. Se expresa, por ejemplo, como el Contribución debida a la variabilidad del método (Tipo A) µVar Contribución debida al peso de muestra (PM), medido para realizar la determinación de los metales (Tipo B) µPM Coeficiente de Variación (CV), expresado en %. 3 es el factor para una distribución de probabilidad rectangular. µ calibración µVF; a , donde a es la incertidumbre en el volumen especificada en el instrumento y 6 Efecto de la fluctuación en la temperatura µ Temperatura µP certificado 6 es el factor para una distribución triangular; se asume esta distribución por ser un instrumento aforado. V F * 2,1x10 4 * T C , donde 2,1x10-4 es el coeficiente de expansión térmica del agua y T 3 °C es la fluctuación estimada en la temperatura ambiental del laboratorio. Se asume una distribución rectangular, cuyo factor es 3 Incertidumbre combinada debida a VF Contribución debida a la incertidumbre del patrón certificado de metal (Tipo B) s * 100 x a , donde a es la exactitud o la división de escala de la balanza empleada y 3 Calibración del balón aforado Contribución debida a VF, donde VF es el volumen final aforado luego del proceso de extracción o digestión de la muestra (Tipo B). CV (%) µ VF 2 2 µ Calibración µ Temperatura U , donde U es el valor de incertidumbre dado en el certificado de calibración del patrón. El Factor de Cubrimiento Factor de Cubrimiento más usual es “2” (Para un nivel de confianza del 95 %) La concentración final de un patrón de la curva de calibración se obtiene mediante la ecuación: C Patrón C Patrón Certificado *V 1 D D 1 Contribución debida a la preparación de los patrones de la curva de calibración (Tipo B) *V2 , donde 2 V1 es el volumen de Patrón certificado que se toma para realizar la primera dilución. D1 es el volumen final que se afora para realizar la primera dilución. V2 es el volumen de la primera dilución que se mide para obtener la segunda dilución. D2, es el volumen final que afora para realizar la segunda dilución. µP curva La incertidumbre se obtiene combinando las incertidumbres debidas a los volúmenes medidos, más la incertidumbre del patrón de partida. Teniendo en cuanta la fórmula de cálculo de la concentración final del patrón, las incertidumbres deben ser combinadas en forma relativa. 2 µ P Curva 2 2 2 µ µ µ µ µ V1 V2 Patrón Certificadio D1 D2 C Patrón Certificadio V 1 D1 V 2 D2 Las incertidumbres debidas a los volúmenes medidos se calculan de manera análoga a µVF Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha: 2 Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia SUBDIRECCIÓN DE ESTUDIOS AMBIENTALES - GRUPO DE ACREDITACIÓN Fecha: 31/01/2008 Versión: 01 Página 32 de 32 Determinación de Metales Pseudototales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en Suelos y Bioabonos y Metales Totales (Antimonio, Arsénico y Selenio) en forrajes, por Espectrofotometría Atómica – Generación de Hidruros, Espectrofotometría Atómica – Horno de Grafito y Emisión por Plasma Código: XXXXXX La incertidumbre de interpolación para el metal se calculó de acuerdo con la ecuación aproximada dada por Miller J.N 1 y Miller J.C , para la concentración interpolada en una curva ajustada por el método de mínimos cuadrados: S xo Sy x m * 1 1 ( y y )2 2 o n m * ( xi x ) 2 Donde yo es el valor experimental de y que se interpola para hallar la concentración x o sx o Contribución debida a la interpolación en la curva de calibración (Tipo A) es la desviación estándar estimada para xo b es la pendiente de la ecuación ajustada por mínimos cuadrados y es el promedio de las absorbancias medidas para los patrones de la curva de calibración µInterpolación x es el promedio de las concentraciones de los patrones de la curva de calibración n es el número de parejas de datos empleadas para elaborar la curva de calibración S y/x es la desviación estándar residual que mide la desviación de los puntos experimentales con respecto a la recta ajustada por mínimos cuadrados y está dada por: S y/x ˆ i) ( y i y 2 i ( n 2) Donde yˆ i Es el valor de y interpolado en la recta ajustada, para cada x individual. La incertidumbre en la determinación del metal en una muestra se calcula mediante las siguientes expresiones (Para el cálculo de la incertidumbre combinada, la contribución debida a la preparación de los patrones de la curva de calibración, se toma el valor más alto obtenido): PARÁMETRO Concentración de metal en la muestra SÍMBOLO C ECUACIÓN o DEFINICIÓN C Muestra AMuestra Intercepto Pendiente * F C , donde A Muestra es la Absorbancia leída para la muestra, FC es el factor de concentración de la muestra = Muestra V P . F muestra Incertidumbre combinada en la concentración (relativa) Incertidumbre expandida en la concentración Incertidumbre µ rel C Muestra U rel C µrel C Muestra µ 2 Var µ PM PM 2 2 2 2 µ µ VF P CertificadoD1 µ P Curva µ Interpolación V F C P Certificado C P Curva C Interpolado 2 Muestra U rel C Muestra = k *µ rel C Muestra, donde k es le factor de cubrimiento; el valor mas usual de k es 2, para un 95 % de confianza U C Muestra U C Muestra = C Muestra * U rel C Muestra UC Muestra U C Muestra = C Muestra * k * (µ rel C Muestra) 1 Miller J.N y Miller J.C. 2003 Estadística y Quimiometría para Química Analítica, Tercera Edición. Pearson Educación. México, p.123 Elaborado por: Cobalto Ltda. Fecha: 10 de agosto de 2007 Revisado por: IDEAM Fecha:31/01/2008 Aprobado por: Fecha:
