Lannoitteiden sivu- ja hivenravinteiden määritysmenetelmän kehittäminen ICP-OES-laitteella
Koivunen, Vilma (2021)
Avaa tiedosto
Lataukset:
Koivunen, Vilma
2021
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202102252665
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202102252665
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää lannoitteiden sivu- ja hivenravinteiden määritysmenetelmä ICP-OES-laitteella (induktiivisesti kytketty plasma- optinen emissiospektrometri) Yara Suomi Oy:n Uudenkaupungin tehtaiden laadunvalvontalaboratoriossa. Analyysimenetelmän kehitykseen käytettiin sisäisen standardin menetelmää, jonka tarkoituksena oli eliminoida matriisin aiheuttamia häiriöitä ja näin ollen parantaa mittauksen tarkkuutta ja toistettavuutta.
Menetelmäkehityksen tukena käytettiin eri kirjallisuuslähteitä, joiden avulla etsittiin mahdollisia vaihtoehtoja sisäiseksi standardiksi. Valinnassa painotettiin myös käytettävän sisäisen standardin ja mitattavien alkuaineiden fysikaaliskemiallisia ominaisuuksia. Sisäisille standardeille suoritettiin alkumäärityksiä, joiden avulla selvitettiin käytettävä pitoisuus sekä varmistettiin toistettavuus. Sisäistä standardia lisättiin sama pitoisuus jokaiseen kalibrointiliuokseen, valvontanäytteesiin ja lannoitenäytteisiin.
Valvontanäytteiden tulosten saantoprosentteja verrattiin uuden ja vanhan menetelmän ja kahden valvontanäytteen välillä (kaupallinen ja lannoite). Työn tuloksena onnistuttiin löytämään toimiva sisäinen standardi kalsiumille, kuparille, natriumille ja rikille. Menetelmän toimivuutta arvioitiin myös analysoimalla kansainvälisen Magruder-pätevyysohjelman näytteitä ja vertaamalla saatuja tuloksia t-testin avulla. Sisäisen standardin valinta osoittautui kuitenkin haastavaksi eikä kaikille mitattaville alkuaineille onnistuttu löytämään sisäistä standardia.
Opinnäytetyön tavoitteena ollut mittausten tarkkuuden ja toistettavuuden parantaminen onnistuttiin lopulta saavuttamaan niiden analyyttien osalta, joille löydettiin sopivat sisäiset standardit. Opinnäytetyön tuloksien perusteella voidaan myös yleisesti todeta, että sisäisen standardin menetelmällä voidaan parantaa mittausten toistettavuutta ja luotettavuutta, mikäli mitattavalle analyytille löydetään sopiva sisäinen standardi. Jatkotoimenpiteinä ehdotettiin vismutin testaamista sisäisenä standardina, t-haaran käyttöönottoa sisäisen standardin lisäämiseksi näytteisiin, cesiumin lisäämistä ionisaatioefektin häiriövaikutuksen vähentämiseksi sekä CAIS-menetelmän testaamista (analyytin sisäinen standardointi) mikäli vismutti ei toimisi sisäisenä standardina. The aim of this thesis was to develop an analytical method for determining the level of secondary macronutrients and trace elements in fertilizers with an ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer) for the needs of the quality control laboratory at the Uusikaupunki site of Yara Suomi Oy. The internal standard method was used to eliminate interference caused by the matrix and thus improve the accuracy and reproducibility of the measurements.
Several literature sources were used to support the development of the method by researching possible alternatives for an internal standard. The selection also placed emphasis on the physicochemical properties of the internal standard to be used and the elements to be measured. Initial determinations were carried out for internal standards to both determine the concentration to be used and to ensure reproducibility. The same concentration of an internal standard was added to each calibration solution, control sample, and fertilizer sample.
The yield percentages of the results of the control samples were compared between the new and old methods as well as two different control samples (commercial and fertilizer-matrix control samples). As a result, workable internal standards were successfully determined for calcium, copper, sodium, and sulphur. The functionality of the method was assessed by analysing samples from the international Magruder proficiency testing program and comparing the results obtained by using the t-test. However, the choice of an internal standard proved challenging, and no internal standard was found for each measured element.
The goal of this thesis - which was to improve the accuracy and reproducibility of the measurements - was eventually achieved regarding the elements for which adequate internal standards were found. Based on the results of the thesis, it can also be generally stated that it is possible to improve measurement accuracy and reproducibility by utilizing the internal standard method if an appropriate internal standard for the element analysed is discovered. Suggestions for future actions include testing bismuth as an internal standard, introducing a t-branch to add an internal standard to samples, adding caesium to reduce the interference of the ionization effect, and should bismuth not act correctly as an internal standard, testing the CAIS method (common analyte internal standardization).
Menetelmäkehityksen tukena käytettiin eri kirjallisuuslähteitä, joiden avulla etsittiin mahdollisia vaihtoehtoja sisäiseksi standardiksi. Valinnassa painotettiin myös käytettävän sisäisen standardin ja mitattavien alkuaineiden fysikaaliskemiallisia ominaisuuksia. Sisäisille standardeille suoritettiin alkumäärityksiä, joiden avulla selvitettiin käytettävä pitoisuus sekä varmistettiin toistettavuus. Sisäistä standardia lisättiin sama pitoisuus jokaiseen kalibrointiliuokseen, valvontanäytteesiin ja lannoitenäytteisiin.
Valvontanäytteiden tulosten saantoprosentteja verrattiin uuden ja vanhan menetelmän ja kahden valvontanäytteen välillä (kaupallinen ja lannoite). Työn tuloksena onnistuttiin löytämään toimiva sisäinen standardi kalsiumille, kuparille, natriumille ja rikille. Menetelmän toimivuutta arvioitiin myös analysoimalla kansainvälisen Magruder-pätevyysohjelman näytteitä ja vertaamalla saatuja tuloksia t-testin avulla. Sisäisen standardin valinta osoittautui kuitenkin haastavaksi eikä kaikille mitattaville alkuaineille onnistuttu löytämään sisäistä standardia.
Opinnäytetyön tavoitteena ollut mittausten tarkkuuden ja toistettavuuden parantaminen onnistuttiin lopulta saavuttamaan niiden analyyttien osalta, joille löydettiin sopivat sisäiset standardit. Opinnäytetyön tuloksien perusteella voidaan myös yleisesti todeta, että sisäisen standardin menetelmällä voidaan parantaa mittausten toistettavuutta ja luotettavuutta, mikäli mitattavalle analyytille löydetään sopiva sisäinen standardi. Jatkotoimenpiteinä ehdotettiin vismutin testaamista sisäisenä standardina, t-haaran käyttöönottoa sisäisen standardin lisäämiseksi näytteisiin, cesiumin lisäämistä ionisaatioefektin häiriövaikutuksen vähentämiseksi sekä CAIS-menetelmän testaamista (analyytin sisäinen standardointi) mikäli vismutti ei toimisi sisäisenä standardina.
Several literature sources were used to support the development of the method by researching possible alternatives for an internal standard. The selection also placed emphasis on the physicochemical properties of the internal standard to be used and the elements to be measured. Initial determinations were carried out for internal standards to both determine the concentration to be used and to ensure reproducibility. The same concentration of an internal standard was added to each calibration solution, control sample, and fertilizer sample.
The yield percentages of the results of the control samples were compared between the new and old methods as well as two different control samples (commercial and fertilizer-matrix control samples). As a result, workable internal standards were successfully determined for calcium, copper, sodium, and sulphur. The functionality of the method was assessed by analysing samples from the international Magruder proficiency testing program and comparing the results obtained by using the t-test. However, the choice of an internal standard proved challenging, and no internal standard was found for each measured element.
The goal of this thesis - which was to improve the accuracy and reproducibility of the measurements - was eventually achieved regarding the elements for which adequate internal standards were found. Based on the results of the thesis, it can also be generally stated that it is possible to improve measurement accuracy and reproducibility by utilizing the internal standard method if an appropriate internal standard for the element analysed is discovered. Suggestions for future actions include testing bismuth as an internal standard, introducing a t-branch to add an internal standard to samples, adding caesium to reduce the interference of the ionization effect, and should bismuth not act correctly as an internal standard, testing the CAIS method (common analyte internal standardization).