The analysis of nitrogen, other nutrient and toxic elements in fertilizers using the Thermo Scientific iCAP 7400 ICP-OES

Význam tématu

Fertilizery jsou klíčové pro zásobení rostlin makro- (N, P, K) i mikroživinami (B, Mn, Fe, Cu, Zn, Mo, Se). Přesné stanovení složení hnojiv umožňuje optimální aplikaci, zabraňuje nedostatku živin vedoucímu k nižším výnosům a nadbytku, který může způsobit ekologické škody jako eutrofizace vod.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat schopnost spektrometru Thermo Scientific iCAP 7400 Duo ICP-OES souběžně měřit dusík, hlavní živiny i potenciálně toxické prvky (As, Cd, Cr) v hnojivech s vysokou přesností, nízkými detekčními limity a krátkým dobou analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky hnojiv (1 g) byly mineralizovány 18,5 % HCl, převzorkovány do 100 mL objemu a doplněny deionizovanou vodou zbavenou dusíku. Standardy včetně dusíku z NH4H2PO4 byly připraveny analogicky.

• Přístroj: Thermo Scientific iCAP 7400 ICP-OES Duo (axiální a radiální pohled)
• Hořák: EMT Duo torch, center tube 2 mm
• Pumpa: Tygon® orange/white (vzorek), white/white (odpad), 50 rpm
• Nebulizér: skleněný koncentric, plyn 0,65 L/min; spray komora: cyklonická
• Proud chlazení: 16 L/min, podpůrný plyn: 0,5 L/min
• RF výkon: 1350 W
• Expozice: axiální UV 15 s/Vis 5 s; radiální UV 8 s/Vis 3 s
• SW: Qtegra ISDS – automatická optimalizace parametrů a výběr vlnových délek

Hlavní výsledky a diskuse

Detekční limity metod (MDL) se pohybovaly od 0,01 mg/kg (Cd) do 250 mg/kg (N při 174,272 nm). Kalibrační křivka pro dusík dosáhla R² = 0,9998. Recoveries referenčních materiálů pro N i většinu živin byly v rozmezí 89–105 %, u stopových prvků 85–117 %. Výsledky korespondovaly s certifikovanými hodnotami do dvou směrodatných odchylek.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí rychlou, víceprvkovou analýzu hnojiv bez potřeby speciálních hořáků či ionizačního pufru, přímé stanovení dusíku v axiálním režimu, vysokou citlivost pro stopové i makroprvky a snadné přepočty výsledků na sloučeniny (P2O5, K2O).

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další vylepšení detektorů (vyšší rozlišení, nižší šum), automatizace přípravy vzorků, integrace umělé inteligence pro optimalizaci parametrů, cloudové platformy pro on-line sledování kvality hnojiv a vývoj přenosných ICP-OES přístrojů pro terénní analýzy.

Závěr

Thermo Scientific iCAP 7400 Duo ICP-OES prokázal spolehlivou a přesnou kvantifikaci dusíku, živin a toxických prvků v hnojivech s nízkými detekčními limity a vysokou reprodukovatelností. Metoda je vhodná pro rutinní QA/QC laboratoře v agrární a průmyslové oblasti.