ISO 22036:2008

Soil quality - Determination of trace elements in extracts of soil by inductively coupled plasma - atomic emission spectrometry (ICP - AES)

ISO 22036:2008 describes the determination of trace elements in digests or extraction solutions from soil by inductively coupled plasma - atomic emission spectrometry (ICP-AES) for 34 elements. This multi-element determination method is applicable to soil extracts obtained with aqua regia in accordance with ISO 11466, with DTPA in accordance with ISO 14870 or other weak extractants, or soil extracts for the determination of total element contents using the acid digestion method of ISO 14869-1 or the fusion method of ISO 14869-2. The choice of calibration method depends on the extractant and can be adapted to the extractant concentration.

Qualité du sol — Dosage des éléments traces dans des extraits de sol par spectrométrie d'émission atomique avec plasma induit par haute fréquence (ICP-AES)

L'ISO 22036:2008 décrit le dosage d'éléments traces dans des solutions de digestion ou des solutions d'extraction du sol par spectrométrie d'émission atomique avec plasma induit par haute fréquence (ICP-AES) pour 34 éléments. Cette méthode de dosage multiéléments est applicable aux extraits de sol obtenus avec de l'eau régale conformément à l'ISO 11466, avec une solution DTPA conformément à l'ISO 14870, ou avec d'autres agents d'extraction faibles, ou aux extraits de sols destinés à être utilisés pour le dosage des teneurs élémentaires totales au moyen de la méthode de digestion par voie acide de l'ISO 14869‑1 ou de la méthode par fusion de l'ISO 14869‑2. Le choix de la méthode d'étalonnage dépend de l'agent d'extraction et peut être adapté à la concentration en agent d'extraction.

Kakovost tal - Določevanje elementov v sledovih z atomsko emisijsko spektrometrijo z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-AES)

Ta mednarodni standard opisuje določevanje elementov v sledovih v razklopih ali ekstrakcijskih raztopinah tal z induktivno sklopljeno plazmo – atomsko emisijsko spektrometrijo (ICP-AES) za 34 elementov (glej preglednico 1).
Ta metoda določevanja z več elementi se uporablja za ekstrakte tal, pridobljene z zlatotopko v skladu s standardom ISO 11466, z DTPA v skladu s standardom ISO 14870 ali drugimi šibkimi ekstrakcijskimi sredstvi ali ekstrakti tal za določevanje skupnih vsebnosti elementov z metodo razklopa v kislini iz standarda ISO 14869-1 ali metodo raztapljanja iz standarda ISO 14869-2.
Izbira metode umerjanja je odvisna od ekstrakcijskega sredstva in jo je mogoče prilagoditi koncentraciji
ekstrakcijskega sredstva.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 08-Dec-2008
• ICS: 13.080.10 - Chemical characteristics of soils
• Technical Committee: ISO/TC 190/SC 3 - Chemical and physical characterization
• Drafting Committee: ISO/TC 190/SC 3/WG 1 - Inorganic analysis
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 08-Jan-2024
• Completion Date: 13-Dec-2025
• Ref Project: SIST ISO 22036:2019 - Soil quality - Determination of trace elements in extracts of soil by inductively coupled plasma - atomic emission spectrometry (ICP - AES)

Relations

• Revised: ISO 22036:2024 - Environmental solid matrices - Determination of elements using inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES)
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22036
First edition
2008-12-15
Soil quality — Determination of trace
elements in extracts of soil by inductively
coupled plasma - atomic emission
spectrometry (ICP-AES)
Qualité du sol — Dosage des éléments traces dans des extraits de sol
par spectrométrie d'émission atomique avec plasma induit par haute
fréquence (ICP-AES)
Reference number
©
ISO 2008
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Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Principle.3
5 Interferences .6
5.1 General .6
5.2 Spectral interferences.6
5.3 Non-spectral interferences.7
6 Reagents.8
7 Instrumentation .9
8 Procedure.10
8.1 Cleaning of glassware.10
8.2 Instrument performance parameters.10
8.3 Instrument optimization.11
8.4 Alignment of the spectrometer .11
8.5 Calibration methods.12
8.6 Solutions to be prepared .12
8.7 Measurement procedure.13
9 Calculation of results.14
10 Precision.14
11 Expression of results.14
12 Test report.15
Annex A (informative) Repeatability and precision results .16
Annex B (informative) Interferences .19
Bibliography.30

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 22036 was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 3, Chemical
methods and soil characteristics.

iv © ISO 2008 – All rights reserved

INTERNATIONAL STANDARD ISO 22036:2008(E)

Soil quality — Determination of trace elements in extracts of
soil by inductively coupled plasma - atomic emission
spectrometry (ICP-AES)
WARNING — The procedures in this International Standard should be carried out by competent,
trained persons. Some of the techniques and reagents, including the use of equipment, are potentially
very dangerous. Users of this International Standard who are not thoroughly familiar with the potential
dangers and related safe practices should take professional advice before commencing any operation.
1 Scope
This International Standard describes the determination of trace elements in digests or extraction solutions
from soil by inductively coupled plasma - atomic emission spectrometry (ICP-AES) for 34 elements (see
Table 1).
This multi-element determination method is applicable to soil extracts obtained with aqua regia in accordance
with ISO 11466, with DTPA in accordance with ISO 14870 or other weak extractants, or soil extracts for the
determination of total element contents using the acid digestion method of ISO 14869-1 or the fusion method
of ISO 14869-2.
The choice of calibration method depends on the extractant and can be adapted to the extractant
concentration.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO Guide 32, Calibration in analytical chemistry and use of certified reference materials
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 5725-1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General
principles and definitions
ISO 5725-2, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic method
for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method
ISO 11465, Soil quality — Determination of dry matter and water content on a mass basis — Gravimetric
method
ISO 11466, Soil quality — Extraction of trace elements soluble in aqua regia
ISO 14869-1, Soil quality — Dissolution for the determination of total element content — Part 1: Dissolution
with hydrofluoric and perchloric acids
ISO 14869-2, Soil quality — Dissolution for the determination of total element content — Part 2: Dissolution by
alkaline fusion
ISO 14870, Soil quality — Extraction of trace elements by buffered DTPA solution
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5725-1, ISO 5725-2, ISO Guide 32
and the following apply.
3.1
analyte
element to be determined
3.2
blank calibration solution
solution prepared in the same way as the calibration solution but leaving out the analytes
3.3
blank test solution
solution prepared in the same way as the test sample solution but omitting the test portion
3.4
calibration solution
solution used to calibrate the instrument, prepared from stock solutions by adding acids, buffer, reference
element and salts as needed
3.5
instrument detection limit
lowest concentration that can be detected with a defined statistical probability using a clean instrument and a
clean solution
NOTE The clean solution is usually dilute nitric acid.
3.6
laboratory sample
sample sent to the laboratory for analysis
3.7
linearity
straight-line relationship between the mean result of measurement and the quantity (concentration) of the
analyte
3.8
method detection limit
lowest concentration that can be detected using a specific analytical method with a defined statistical
probability for defined maximum matrix element concentrations
3.9
pure chemical
chemical with the highest available purity and known stoichiometry
NOTE The content of analyte and contaminants should be known with an established degree of certainty.
3.10
stock solution
solution with accurately known analyte concentration(s), prepared from pure chemicals (3.9)
NOTE Stock solutions are reference materials within the meaning of ISO Guide 30.
3.11
test sample
portion taken from the laboratory sample after homogenizing, grinding, dividing, etc.
2 © ISO 2008 – All rights reserved

3.12
test sample solution
solution prepared after extraction or dissolution of the test sample according to appropriate specifications
NOTE The test sample solution is intended for use for measurement.
4 Principle
Inductively coupled plasma - atomic emission spectrometry (ICP-AES) can be used to determine trace
elements in solution. The solution is dispersed by a suitable nebulizer and the resulting aerosol is transported
into the plasma torch. In a radio-frequency inductively coupled plasma the solvent is evaporated, the dried
salts are then vaporized, dissociated, atomized and ionized. The atoms or ions are excited thermally and the
number of photons emitted during transition to a lower energy level are measured with optical emission
spectrometry. The spectra are dispersed by a grating spectrometer, and the intensities of the emission lines
are monitored by photosensitive devices. The identification of the element takes place by means of the
wavelength of the radiation (energy of photons), while the concentration of the element is proportional to the
intensity of the radiation (number of photons). The ICP-AES method can be used to perform multi-element
determinations using sequential or simultaneous optical systems and axial or radial viewing of the plasma.
Table 1 shows examples of recommended wavelengths, and detection limits for one particular instrument.
Data given are valid for water acidified with nitric acid with an optimized instrument. Using other instruments
can lead to different detection limits. Adoption of other wavelengths is possible.
Table 1 — Recommended wavelengths and estimated detection limits for selected elements and
[9]
wavelengths obtained using ICP-AES Varian, Vista-MPX megapixel (CD detector features)
Element wavelengths and analytical lines Axial viewing Radial viewing
Element Wavelength Lines Detection limit Detection limit Detection limit Detection limit
a b a b
nm I = atom µg/l mg/kg µg/l mg/kg
II = ion
Aluminium 396,068 1 0,10 4 0,4
308,215 I 2,6 0,26
309,271 I
396,152 I 0,1 0,01 4 0,4
167,078 l 0,3 0,03 1 0,1
Antimony 206,833 I 0,5 0,5 16 1,6
217,581 I 1,8 0,18 5 0,5
231,146 l 2 0,2
Arsenic 188,979 2 0,2 12 1,2
193,696 1 0,1 11 1,1
197,198 I 5 0,5
189,042 l
188,979 l 1,5 0,15 5 0,5
Barium 233,527 II 0,06 0,006 0,7 0,07
455,403 II 0,01 0,001 0,15 0,02
493,409 II 0,04 0,004 0,15 0,02
Beryllium 313,107 II 0,03 0,003 0,15 0,02
313,402 II 0,01 0,001 0,15 0,02
234,861 II 0,01 0,001 0,05 0,005
Bismuth 223,061 I 1,8 0,18 6 0,6
306,771 l 17 1,7
315,887
Boron 208,959 I 0,7 0,07 1,2 0,12
249,678 I 1,1 0,11 1,5 0,15
249,772 l 0,5 0,05 1 0,1
Table 1 (continued)
Element wavelengths and analytical lines Axial viewing Radial viewing
Element Wavelength Lines Detection limit Detection limit Detection limit Detection limit
a b a b
nm I = atom µg/l mg/kg µg/l mg/kg
II = ion
Cadmium 214,438 II 0,1 0,01 0,5 0,05
226,502 II 0,11 0,011 0,6 0,06
228,802 II 0,20 0,02 0,5 0,05
Calcium 396,847 II 0,5 0,05 0,3 0,03
317,933 II 0,3 0,03 6,5 0,7
393,366 II 0,5 0,05
Chromium 267,716 II 0,1 0,01 1 0,1
205,552 II 0,3 0,03
206,149 II
283,563 II 0,2 0,02
284,325 II
Cobalt 238,892 II 0,4 0,04 1,2 0,1
0,4 0,04 1 0,1
228,616 II
230,786 II
Copper 327,396 I 0,3 0,03 1,5 0,1
224,700 II
324,754 I 0,6 0,06
Iron 238,204 II 0,3 0,03 0,9 0,09
239,562 II
259,940 II 0,5 0,05 0,7 0,07
Lead 220,353 II 0,4 0,04 8 0,8
216,999 I
224,688 I
261,418 I
283,306 I 1,8 0,18
Lithium 670,783 I 1,7 0,17 1 0,1
460,286 I 67 6,7
Magnesium 279,553 II 0,02 0,002 0,1 0,01
279,079 II 1 0,1 4 0,4
285,213 I 0,06 0,006 0,25 0,025
279,806 II 1,5 0,15 10 1
Manganese 257,610 II 0,10 0,01 0,13 0,01
260,569 II
279,482 II
293,306 II 0,4 0,04 1 0,1
403,076 I 0,8 0,08
259,372 ll 0,05 0,005
Mercury 194,227 II 1,2 0,12 2,5 0,25
1 0,1 2 0,20
253,652 I
184,890 I
Molybdenum 202,030 II 0,2 0,02 2 0,2
204,598 II 0,6 0,06 3 0,3
Nickel 231,604 II 0,4 0,04 2,1 0,2
221,647 II 0,3 0,03 1,4 0,14
216,555 I 0,15 0,015
232,003 ll
Phosphorus 177,428 I 1,5 0,15 25 2,5
178,222 I 7 0,7
213,618 I 1,3 0,13 5,3 0,53
214,914 l 1 0,1 11 1,1
4 © ISO 2008 – All rights reserved

Table 1 (continued)
Element wavelengths and analytical lines Axial viewing Radial viewing
Element Wavelength Lines Detection limit Detection limit Detection limit Detection limit
a b a b
nm I = atom µg/l mg/kg µg/l mg/kg
II = ion
Potassium 766,491 I 0,2 0,02 4 0,4
769,896 I 23 2,3 12 1,2
Rubidium 780,03 I 1 0,1 5 0,5
Selenium 196,026 I 0,8 0,08 16 1,6
203,985 I 2,8 0,28
Silicon 251,611 I 0,9 0,09 2,2 0,22
212,412 I 1,3 0,13 5 0,5
288,158 I 1 0,1
Silver 328,068 I 0,4 0,04 1 0,1
338,289 I 1 0,1 2 0,2
Sodium 589,592 I 0,6 0,06 1,5 0,2
588,995 I 12 1,2 15 0,15
330,237 I 69 6,9
Strontium 407,771 II 0,01 0,001 0,1 0,01
421,552 II 0,01 0,001 0,1 0,01
460,733 I 0,3 0,03
Sulfur 181,962 I 4 0,4 13 1,3
182,036
Thallium 190,800 II 2 0,2 13 0,1
190,864 II
Tin 189,933 II 6 0,6 8 0,8
235,484 I 23 2,3 20 2,0
283,998 l 11
Titanium 336,121 II 0,15 0,015 1 0,1
334,941 II 0,2 0,02 0,25 0,25
337,280 II 0,2 0,02 1 0,1
Vanadium 292,402 II 0,3 0,03 2 0,2
309,310 II 0,08 0,008
311,837 II 0,1 0,01
290,882 ll
310,230 ll
Zinc 213,856 I 0,05 0,005 0,8 0,08
202,548 II 0,03 0,003 0,7 0,07
206,200 ll 0,15 0,015 2 0,02
a
Typical 3-sigma detection limits using 30 s integration time.
b
The detection limit (LOD), as a mass fraction of the soil sample in mg/kg dry matter, is given assuming that a test sample of 1 g is
extracted and diluted to 100 ml. The LOD shown in Table 1 are only examples of a given equipment and laboratory conditions. Each
laboratory shall select appropriate wavelengths and determine LOD under its specific laboratory conditions.
NOTE The wavelengths given in Table 1 are often used, but they are given here only as an example. Adoption of
other wavelengths is possible. The limit of detection and the linear range vary for each element with the wavelength,
spectrometer, operating conditions and matrix load in the sample solution. If solutions with high salt concentrations (typical
for soil extract solutions) are measured, the LOD is substantially increased compared with water samples.
This International Standard refers specifically to the use of inductively coupled plasma - atomic emission
spectrometry. Users of this International Standard are advised to operate their laboratories to accepted quality
control procedures. Certified Reference Materials (CRM) should be used to establish the amounts of the
relevant elements in in-house reference materials. The latter can be used for routine quality control of the
procedures given in this International Standard.
Results shall be established with control charts, for each element, within the laboratory. No result shall be
accepted which falls outside an agreed limit. Quality control procedures based on widely accepted statistical
techniques shall be used to establish such limits, that these are stable and that no long-term drift is occurring.
Certified Reference Materials should be used regularly to maintain the integrity of the in-house reference
materials and, thereby, the quality control system.
5 Interferences
5.1 General
The presence of different matrix elements in the sample solution can cause severe interferences, which result
in systematic errors of the analyte signal. Special techniques, e.g. background correction, matrix matching of
the calibration solution or the standard addition technique, can be used to compensate such interferences.
Interferences are classified into spectral and non-spectral interferences. They can be specific for an analyte or
non-specific.
Spectral interferences (see 5.2) are due to incomplete isolation of the radiation emitted by the analyte from
other radiation sources detected and amplified by the detection system (additive interferences).
Non-spectral interferences (see 5.3) are interferences where the sensitivity changes due to the composition of
the solutions to be measured (multiplicative interferences). The observed matrix effect is a composite
interference due to all of the components in the sample solution.
Background correction is required for trace element determination. Background emission shall be measured
adjacent to analyte lines on samples during analysis. The position selected for the background-intensity
measurement, on one or both sides of the analytical line, is determined by the complexity of the spectrum
adjacent to the analyte line. The position used should be as free as possible from spectral interference, and
should reflect the same change in background intensity as occurs at the analyte wavelength measured.
Increase in background is more intensive with axial-view instruments. Background correction is not required in
cases of line broadening, where the analytical result is actually degraded by a background correction
measurement.
5.2 Spectral interferences
Spectral interferences are, e.g.
⎯ partially or complete overlap of an emission line of another element with that of the analyte; special case:
increase of background caused by a wing of a strong emission line located nearby, e.g. sloping
background shift at Pb 220,353 nm caused by Al 220,463 nm,
⎯ overlap of a molecular band from a multi-atomic particle formed in the plasma from the solvent, the
+
ambient air or the gases (e.g. N , NO, NH, OH, CN) with the emission line of an analyte,
⎯ background increase caused by recombination phenomena, e.g. continuum emitted by Al between
190 nm to 220 nm,
⎯ increase of background caused by stray light.
6 © ISO 2008 – All rights reserved

A spectral line overlap usually leads to the choice of an alternative line. If this is not possible, mathematical
correction procedures (e.g. inter-element correction technique, multi-component spectral fitting) can be used
to compensate the interference. A parallel background shift can be compensated by background correction.
To correct a sloping background shift, two background correction points on each side of the peak are used.
For the investigation of spectral interferences of aqua regia extracts of soil, the most prominent lines of the
analytes As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Tl and Zn were used. The most important soil elements Al, As, Ca,
Cr, Cu, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, Ti, V and Zn were used as interference elements in two concentrations:
100 mg/l and 500 mg/l. These element concentrations are equal to 0,33 % and 1,67 % (mass fraction) in soils,
for aqua regia extraction carried out in accordance with ISO 11466.
Tables B.1 and B.3 in Annex B give a summary of potential spectral interferences when analysing aqua regia
extracts of soils. Both the interfering elements and the emission line of these elements are given. A Perkin-
1)
Elmer Optima 3000 instrument with a spectral resolution of 0,006 nm at 200 nm was employed for the study
1)
for Table B.1, and a Varian Vista-PRO with axial plasma for Table B.3. Line coincidences, which are
dependent on the spectral resolution of the spectrometer, only become perceptible when the concentration of
the interfering element and analyte reach a critical level.
In Table B.2 the interference is expressed as analyte concentration equivalents (i.e. false positive increase of
analyte concentrations) arising from 100 mg/l and 500 mg/l of the interfering element, respectively. The data
are intended as a guide for indicating the extent of potential interference. The user should be aware that other
instruments may exhibit somewhat different levels of interference than those shown in Table B.2, because the
intensities vary with instrument construction and operating conditions, such as power, introduction gas flow
rate, and observation height.
Some potential spectral interferences observed for the recommended wavelengths using an axial viewing
instrument are given in Table B.3. For example, if Cr is to be determined at 267,716 nm in a sample
containing approximately 100 mg/l of Al, a false positive signal is observed for a Cr level equivalent to
approximately 0,06 mg/l. The user should take into account that other instruments may exhibit levels of
interference somewhat different from those shown in Table B.3. The interference effects shall be evaluated for
each individual instrument, whether configured as a sequential or simultaneous instrument. For each
instrument, intensities vary not only with optical resolution but also with operating conditions (such as power,
viewing height and argon flow rate). When using the recommended wavelengths, the analyst is required to
determine and document for each wavelength the effect from referenced interferences (see Table B.3) as well
as any other suspected interferences that may be specific to the instrument or matrix. The analyst should use
a computer routine for automatic correction on all analysis.
5.3 Non-spectral interferences
Non-spectral interferences can occur during nebulization or sample introduction (physical nature) or in the
plasma itself (both physical and chemical natures).
Transport interferences are due to differences in the physical properties (viscosity, surface tension, density)
between the sample solutions and the calibration solutions. They are caused by differences in the dissolved
solid content (e.g. salts, organic substances) as well as in the type or concentration of acid. As a consequence,
the supply of solution to the nebulizer, the efficiency of nebulization and the droplet size distribution of the
aerosol are altered, and hence the sensitivity changes. Errors due to these interferences can be overcome by
dilution of the solutions, by matrix matching, by standard addition or by the reference element technique
(internal standardization).
1) Perkin-Elmer Optima 3000 and Varian Vista-Pro are examples of suitable products available commercially. This
information is given for the convenience of users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of
these products.
Excitation interferences cause changes in the sensitivity as a result of changed plasma conditions due to
introduction of the matrix. These changes are attributed to a change in the excitation conditions in the plasma
caused by easily ionizable elements like alkali metals. Enhancement or depressant effect of easily ionizable
elements on analyte emission depends on the operating conditions of the plasma (e.g. power, sample
introduction gas flow rate, observation height), and differ from element to element. Improvement of the plasma
conditions can therefore reduce excitation interferences. Other possibilities are dilution of the solutions, matrix
matching or the standard addition technique.
6 Reagents
All reagents shall be of recognized analytical grade.
6.1 Water.
Use demineralized water or water distilled from an all-glass apparatus, conforming to Grade 2 of ISO 3696.
The water used for blank determinations, and for preparing reagents and standard solutions, shall have
element concentrations that are negligible compared with the lowest concentration to be determined in the
sample solutions.
An example of reagents used for aqua regia extractions in accordance with ISO 11466 is given in the following.
Reagents based on other International Standards or other documents should be prepared accordingly.
6.2 Nitric acid, w(HNO ) = 65 %; ~ 1,40 g/ml.
The same batch of nitric acid shall be used throughout the procedure.
6.3 Nitric acid (1+1).
Add 500 ml nitric acid (6.2) to 400 ml water, mix and dilute to 1 l.
6.4 Hydrochloric acid, w(HCl) = 37 %; ~ 1,18 g/ml.
The same batch of hydrochloric acid shall be used throughout the procedure.
6.5 Hydrochloric acid (1+1).
Add 500 ml hydrochloric acid (6.4) to 400 ml water (6.1), mix and dilute to 1 l.
Other reagents used for dissolution or extraction of soil samples are described in the relevant standards.
6.6 Preparation of stock solutions and standard solutions of individual elements.
Two sources of stock solutions are available:
⎯ commercially available stock solutions;
⎯ stock solutions prepared in the laboratory from pure elements or stoichiometrically defined salts or oxides.
The concentrations of single-element solutions are 1 000 mg/l.
NOTE Commercially available stock solutions have the advantage that they remove the need to handle directly toxic
metals, especially thallium. However, special care needs to be taken that these solutions are supplied with a certified
composition from a reputable source and are checked on a regular basis.
6.7 Intermediate standard solutions.
Intermediate standard solutions may be prepared for each individual analyte, or for multi-element standard
solutions by dilution of stock solutions. These solutions should be stabilized by adding 10 ml nitric acid (6.3) to
100 ml of solution. The intermediate solutions have only limited stability and should be discarded after three
months, depending on the solution concentration.
8 © ISO 2008 – All rights reserved

6.8 Multi-element standard solutions.
If several elements are to be determined on each sample, it can be more convenient to prepare multi-element
standard solutions.
Suggested multi-element mixed standard solutions are as follows:
⎯ Mixed standard solution 1:
Al, B, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Pb, Li, Mn, Mo, Ni, V, Bi, Sr, Zn, Zr and 10 ml nitric acid (6.3) in 100 ml.
⎯ Mixed standard solution 2:
As, Se, Sb, Sn and Tl with 5 ml nitric acid (6.3) and 40 ml hydrochloric acid (6.5) in 100 ml.
⎯ Mixed standard solution 3:
Ca, Mg, Na, K, Ba, Ti and 10 ml nitric acid (6.3) in 100 ml.
Matrix matching should be used if high concentrations of co-extracted elements like Al, Ca, Fe, Mg, Na or K
are observed. The stability of calibration solution can be checked by comparison with freshly prepared
solutions on a regular basis.
Care should be taken when preparing the mixed standards to ensure that the elements are compatible and
stable together. Other elements combinations are also possible and depend on the analytical task. To avoid
cross-contamination, only pure chemicals should be used. The diluted solutions should be stored in clean
PFA-, FEP-fluorocarbon, HDPE or PP bottles. For concentrations below 1 mg/l, the stability is limited and shall
be checked.
6.9 Reference element solution.
Sc, Y or Lu is commonly used as a reference element (internal standard). A concentration of 5 mg/l in nitric
acid solution (6.3) should be used. This concentration should be added to blank calibration solutions, quality
control solutions and test solutions.
7 Instrumentation
The ICP atomic emission spectrometer consists of a sample introduction system, the plasma (as an excitation
source), an optical system, a detector and a computer. The sample introduction system usually consists of a
rotation tube pump for sample transport to the nebulizer, the nebulizer and a spray chamber. The most
2)
common nebulizers are the concentric nebulizer [e.g. Meinhardt ], the cross-flow nebulizer, the V-groove
3)
nebulizer [Babington ] with self-aspiration capabilities for the first two, but usually a pump is used for assisting
the sample transport. They are made from glass, quartz or plastics.
Also many types of spray chambers are applied in commercial systems. The most common, beside the impact
4)
bead and the cyclonic type, is the Scott type where double concentric tubes separate larger droplets from
the fine aerosol which is introduced into the plasma torch.

2) Meinhardt is an example of a suitable product available commercially. This information is given for the convenience of
users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
3) Babington is an example of a suitable product available commercially. This information is given for the convenience of
users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
4) Scott is an example of a suitable product type available commercially. This information is given for the convenience of
users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
5)
The torch consists of three concentric tubes [Fassel type]. Quartz is the most commonly used material. The
sample introduction tube or injector tube can be made of HF-acid resistant material, e.g. aluminium oxide or
platinum. The plasma gas flow and the auxiliary gas flow rates depend on the type of construction and are
around 10 l/min to 20 l/min and 0 l/min to 3 l/min, respectively.
At the end of the torch a water-cooled coil with up to five windings is placed, through which a high alternating
current flows to excite the plasma. The frequency used by manufacturers differs from around 27 MHz to
56 MHz with a power of 600 W to 2 000 W.
The emission from the plasma can be observed either from the side (radial view) or from the torch central
symmetrical axis (axial view). For many elements, axial-viewing instruments provide lower detection limits (up
to a factor of 10, but interferences can be more severe).
Spectral lines are measured and registered in either a sequential or a simultaneous manner. Classical grating
polychromators as well as computer-controlled devices are used.
NOTE 1 The computerized registration of light intensities by several element lines is converted into concentrations
using appropriate software packages from the instrument manufacturers.
NOTE 2 Details of various instrumentation construction can be found in References [9], [10], [11].
8 Procedure
8.1 Cleaning of glassware
All glassware used in the determination of trace element concentrations shall be cleaned carefully before use,
e.g. by immersion in 5 % (v/v) aqueous nitric acid solution for a minimum of 6 h, followed by rinsing with water
(6.1) before use. The nitric acid shall be replaced each week.
8.2 Instrument performance parameters
Due to differences between various models of instruments, no detailed instructions can be given to operate
the specific instrument. The instruction provided by the manufacturer for waiting time, for instrument stability,
gas flow rates, plasma conditions, nebulizer conditions, sample uptake rates, etc., should be followed.
The following performance parameters should be assessed with typical matrix concentrations:
⎯ selection of appropriate analyte wavelength;
⎯ working range and linearity;
⎯ long- and short-term stabilities, relative standard deviation (RSD) of measurements;
⎯ limit of detection of the method for each analyte and of each type of sample (MDL);
⎯ verification of inter-element corrections;
⎯ verification of routines for correcting spectral interferences;
⎯ rinsing time between samples and standards;
⎯ background equivalent concentration (BEC).
The performance of the measuring equipment should be checked with appropriate quality control solutions
before measuring test samples (tuning).

5) Fassel is an example of a suitable product type available commercially. This information is given for the convenience
of users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
10 © ISO 2008 – All rights reserved

8.3 Instrument optimization
The manufacturer's instructions for operating conditions should be followed to assess maximum signal-to-
background ratio of the least sensitive elements, such as As, Se Pb and Tl. All gas flow rates should be
stabilized and controlled, e.g. with mass flow controllers.
8.4 Alignment of the spectrometer
8.4.1 General
Set up the instrument according to the manufacturer's instructions and ignite the plasma. Verify that the
instrument configuration and performance criteria satisfy the safety and analytical requirements
(e.g. laboratory environment conditions, power, exhaustion requirements). The plasma shall be allowed to
become thermally stable before starting the measurement (usually at least 30 min stabilization time prior to
calibration).
8.4.2 Software method development, wavelength selection
Develop a method following the instructions provided by the instrument manufacturer. Select the spectral lines
on the basis of information (detection limits, spectral interferences) given in the literature (e.g. atlas for
emission lines), the computer library of the spectrometer and in this International Standard (Table 1 and
Tables B.1 to B.3).
NOTE The information given is intended as guide for indicating potential interferences. Other instruments with other
spectral resolution can exhibit different interferences.
When working with an unknown matrix, check the wavelengths of every element to be measured for possible
interferences by studying the region of the line. If spectral interferences (partial line overlap, line coincidence)
occur, the measurement shall be carried out at another wavelength. If this is not possible, correction of the
interference by mathematical correction procedures (e.g. inter-element correction technique, multi-component
spectral fitting) should be carried out.
Background correction is required for trace element determination with ICP-AES. Background shall be
measured adjacent to analyte lines on the sample during analysis. The position selected for the background-
intensity measurement, on one or both sides of the analyte line, is determined by the complexity of the
spectrum adjacent to the analyte line. The position shall be free of spectral interferences and reflect the same
change in background intensity as occurs at the analyte wavelengths measured.
8.4.3 Wavelength correctness, optimization of measurement conditions
Instrument optics often require calibration of wavelengths (e.g. reprofiling by using a reference line or by
calculating the offset of special set-up-lines) after switching on the ICP-AES. The procedure is inherent to the
instrument in use, and therefore shall follow the manufacturer's recommended practice.
The aim of the optimization of the measurement conditions is to find the best sensitivity and best precision for
the set of lines to be used. Emission efficiency is related, amongst other parameters, to the plasma
temperature, which is a function of RF power, argon gas flow rates and observation height (for radially viewed
plasmas). Also, the type of nebulizer and sample uptake rate has an impact on the signal and the background.
Optimization for a multi-element analysis involves a change in the parameters that influence the intensity of
signal and background (e.g. RF power), resulting in compromise conditions. For special procedures (e.g.
alignment of the plasma viewing position), refer to the instrument manufacturer's manual.
8.4.4 Long-term stability
Long-term stability (one day, several hours) assessment is a measurement of the instrument drift. A common
procedure is to compensate the drift by the reference element technique (using an internal standard).
A possible drift can also be detected by analysing a calibration standard or the quality control sample at
regular intervals between samples. With these measured values, an apparent instrument drift can be
compensated by a mathematical procedure. The individual behaviour of each instrument shall be checked.
8.4.5 Preliminary instrument check
The reproducibility and sensitivity of the system shall be checked on a daily basis. The precision of replicates
should be below RSD of 1 %.
NOTE This can be done by measuring a 1 mg/l solution of manganese, with a minimum of five replicates, with the
selected integration time.
Nebulizer condition, steady even flow rate of the peristaltic pump, gas flow rate, observation height, torch
conditions, etc., shall be controlled before measurement of samples.
8.5 Calibration methods
Three calibration techniques are available:
a) the standard calibration method, with or without matrix matching in the calibration solutions;
b) the bracketing method;
c) the standard addition method.
Most important is the standard calibration method, where the light emission intensities of analyte lines are
measured in the calibration and test sample solutions. With assistance of a linear calibration curve, the
concentrations are calculated in the unknown sample solutions. The linearity over a broad concentration range
shall be checked for setting the calibration range. Alkaline element lines in particular suffer from non-linear
calibration curves, due to ionization and self-absorption effects, and can be calculated by second-order curve
fit with appropriate regression lines.
Calibration standards should be prepared freshly each time a batch of samples is analysed. All acids, salts,
buffers, detergents and releasers which are present in the test sample solution shall also be present in the
calibration solutions in the same concentration. The use of a reference element is highly recommended, and
should be added to the calibration solutions. The reference element shall not be present in the sample.
Therefore, only negligible or very low concentrations should originally be present in extract or digestion
solutions.
A minimum of four calibration standards with equidistant analyte concentrations should cover the calibration
range. If only a two-point calibration procedure is applied, using a blank calibration and a high calibration
standard solution, the linearity shall be checked. The accuracy of the concentration of this calibration solution
shall be assured.
In soil extracts, especially in aqua regia extracts of soil, ubiquitous elements such as Al, Na, K, Ca, Mg, Ti and
Fe can be co-extracted, resulting in element concentrations of several hundreds of mg/l. The efficiency of the
method selected to compensate spectral interferences, background subtraction, transport interference shall be
checked by analysis of control samples and interference control samples. Otherwise the sample matrix
elements shall be adapted in calibration solutions for each batch of sample types. If this is not practicable, the
standard addition method shall be used.
8.6 Solutions to be prepared
8.6.1 General
Two types of blank solution are required for the analysis: the calibration blank solution (8.6.2) and the blank
test solution (8.6.3) prepared during test sample processing.
8.6.2 Blank calibration solution
This solution is prepared by adding the same amount of acids, buffer concentration or salt concentration as in
the calibration and test sample solutions. A sufficient quantity should be prepared to flush the system between
standards and samples, and to be used as a quality control sample. If a reference element is applied, add the
same concentration as used in standards and samples (5 mg/l).
12 © ISO 2008 – All rights reserved

8.6.3 Blank test solution
This solution is prepared during the extraction or dissolution process of the sample. Carry out a blank test at
the same time as the extraction or dissolution of soil samples, and follow the sample procedure, using the
same quantities of all the reagents for the determination, but omitting the test portion. If a reference element is
used, add the same concentration as in standards and samples.
Carry out a blank test at the same time as the extraction or digestion of the soil sample, following the same
procedure.
8.6.4 Calibration solutions
Prepare mixed calibration solutions covering the range of concentrations to be measured by combining
appropriate volumes of the stock solutions in volumetric flasks. Care should be taken when preparing
...

SLOVENSKI STANDARD
01-oktober-2019
Kakovost tal - Določevanje elementov v sledovih z atomsko emisijsko
spektrometrijo z induktivno sklopljeno plazmo (ICP-AES)
Soil quality - Determination of trace elements in extracts of soil by inductively coupled
plasma - atomic emission spectrometry (ICP - AES)
Qualité du sol - Dosage des éléments traces dans des extraits de sol par spectrométrie
d'émission atomique avec plasma induit par haute fréquence (ICP-AES)
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 22036:2008
ICS:
13.080.10 Kemijske značilnosti tal Chemical characteristics of
soils
71.040.50 Fizikalnokemijske analitske Physicochemical methods of
metode analysis
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 22036
First edition
2008-12-15
Soil quality — Determination of trace
elements in extracts of soil by inductively
coupled plasma - atomic emission
spectrometry (ICP-AES)
Qualité du sol — Dosage des éléments traces dans des extraits de sol
par spectrométrie d'émission atomique avec plasma induit par haute
fréquence (ICP-AES)
Reference number
©
ISO 2008
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electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
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Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Principle.3
5 Interferences .6
5.1 General .6
5.2 Spectral interferences.6
5.3 Non-spectral interferences.7
6 Reagents.8
7 Instrumentation .9
8 Procedure.10
8.1 Cleaning of glassware.10
8.2 Instrument performance parameters.10
8.3 Instrument optimization.11
8.4 Alignment of the spectrometer .11
8.5 Calibration methods.12
8.6 Solutions to be prepared .12
8.7 Measurement procedure.13
9 Calculation of results.14
10 Precision.14
11 Expression of results.14
12 Test report.15
Annex A (informative) Repeatability and precision results .16
Annex B (informative) Interferences .19
Bibliography.30

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 22036 was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 3, Chemical
methods and soil characteristics.

iv © ISO 2008 – All rights reserved

INTERNATIONAL STANDARD ISO 22036:2008(E)

Soil quality — Determination of trace elements in extracts of
soil by inductively coupled plasma - atomic emission
spectrometry (ICP-AES)
WARNING — The procedures in this International Standard should be carried out by competent,
trained persons. Some of the techniques and reagents, including the use of equipment, are potentially
very dangerous. Users of this International Standard who are not thoroughly familiar with the potential
dangers and related safe practices should take professional advice before commencing any operation.
1 Scope
This International Standard describes the determination of trace elements in digests or extraction solutions
from soil by inductively coupled plasma - atomic emission spectrometry (ICP-AES) for 34 elements (see
Table 1).
This multi-element determination method is applicable to soil extracts obtained with aqua regia in accordance
with ISO 11466, with DTPA in accordance with ISO 14870 or other weak extractants, or soil extracts for the
determination of total element contents using the acid digestion method of ISO 14869-1 or the fusion method
of ISO 14869-2.
The choice of calibration method depends on the extractant and can be adapted to the extractant
concentration.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO Guide 32, Calibration in analytical chemistry and use of certified reference materials
ISO 3696, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 5725-1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General
principles and definitions
ISO 5725-2, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic method
for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method
ISO 11465, Soil quality — Determination of dry matter and water content on a mass basis — Gravimetric
method
ISO 11466, Soil quality — Extraction of trace elements soluble in aqua regia
ISO 14869-1, Soil quality — Dissolution for the determination of total element content — Part 1: Dissolution
with hydrofluoric and perchloric acids
ISO 14869-2, Soil quality — Dissolution for the determination of total element content — Part 2: Dissolution by
alkaline fusion
ISO 14870, Soil quality — Extraction of trace elements by buffered DTPA solution
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5725-1, ISO 5725-2, ISO Guide 32
and the following apply.
3.1
analyte
element to be determined
3.2
blank calibration solution
solution prepared in the same way as the calibration solution but leaving out the analytes
3.3
blank test solution
solution prepared in the same way as the test sample solution but omitting the test portion
3.4
calibration solution
solution used to calibrate the instrument, prepared from stock solutions by adding acids, buffer, reference
element and salts as needed
3.5
instrument detection limit
lowest concentration that can be detected with a defined statistical probability using a clean instrument and a
clean solution
NOTE The clean solution is usually dilute nitric acid.
3.6
laboratory sample
sample sent to the laboratory for analysis
3.7
linearity
straight-line relationship between the mean result of measurement and the quantity (concentration) of the
analyte
3.8
method detection limit
lowest concentration that can be detected using a specific analytical method with a defined statistical
probability for defined maximum matrix element concentrations
3.9
pure chemical
chemical with the highest available purity and known stoichiometry
NOTE The content of analyte and contaminants should be known with an established degree of certainty.
3.10
stock solution
solution with accurately known analyte concentration(s), prepared from pure chemicals (3.9)
NOTE Stock solutions are reference materials within the meaning of ISO Guide 30.
3.11
test sample
portion taken from the laboratory sample after homogenizing, grinding, dividing, etc.
2 © ISO 2008 – All rights reserved

3.12
test sample solution
solution prepared after extraction or dissolution of the test sample according to appropriate specifications
NOTE The test sample solution is intended for use for measurement.
4 Principle
Inductively coupled plasma - atomic emission spectrometry (ICP-AES) can be used to determine trace
elements in solution. The solution is dispersed by a suitable nebulizer and the resulting aerosol is transported
into the plasma torch. In a radio-frequency inductively coupled plasma the solvent is evaporated, the dried
salts are then vaporized, dissociated, atomized and ionized. The atoms or ions are excited thermally and the
number of photons emitted during transition to a lower energy level are measured with optical emission
spectrometry. The spectra are dispersed by a grating spectrometer, and the intensities of the emission lines
are monitored by photosensitive devices. The identification of the element takes place by means of the
wavelength of the radiation (energy of photons), while the concentration of the element is proportional to the
intensity of the radiation (number of photons). The ICP-AES method can be used to perform multi-element
determinations using sequential or simultaneous optical systems and axial or radial viewing of the plasma.
Table 1 shows examples of recommended wavelengths, and detection limits for one particular instrument.
Data given are valid for water acidified with nitric acid with an optimized instrument. Using other instruments
can lead to different detection limits. Adoption of other wavelengths is possible.
Table 1 — Recommended wavelengths and estimated detection limits for selected elements and
[9]
wavelengths obtained using ICP-AES Varian, Vista-MPX megapixel (CD detector features)
Element wavelengths and analytical lines Axial viewing Radial viewing
Element Wavelength Lines Detection limit Detection limit Detection limit Detection limit
a b a b
nm I = atom µg/l mg/kg µg/l mg/kg
II = ion
Aluminium 396,068 1 0,10 4 0,4
308,215 I 2,6 0,26
309,271 I
396,152 I 0,1 0,01 4 0,4
167,078 l 0,3 0,03 1 0,1
Antimony 206,833 I 0,5 0,5 16 1,6
217,581 I 1,8 0,18 5 0,5
231,146 l 2 0,2
Arsenic 188,979 2 0,2 12 1,2
193,696 1 0,1 11 1,1
197,198 I 5 0,5
189,042 l
188,979 l 1,5 0,15 5 0,5
Barium 233,527 II 0,06 0,006 0,7 0,07
455,403 II 0,01 0,001 0,15 0,02
493,409 II 0,04 0,004 0,15 0,02
Beryllium 313,107 II 0,03 0,003 0,15 0,02
313,402 II 0,01 0,001 0,15 0,02
234,861 II 0,01 0,001 0,05 0,005
Bismuth 223,061 I 1,8 0,18 6 0,6
306,771 l 17 1,7
315,887
Boron 208,959 I 0,7 0,07 1,2 0,12
249,678 I 1,1 0,11 1,5 0,15
249,772 l 0,5 0,05 1 0,1
Table 1 (continued)
Element wavelengths and analytical lines Axial viewing Radial viewing
Element Wavelength Lines Detection limit Detection limit Detection limit Detection limit
a b a b
nm I = atom µg/l mg/kg µg/l mg/kg
II = ion
Cadmium 214,438 II 0,1 0,01 0,5 0,05
226,502 II 0,11 0,011 0,6 0,06
228,802 II 0,20 0,02 0,5 0,05
Calcium 396,847 II 0,5 0,05 0,3 0,03
317,933 II 0,3 0,03 6,5 0,7
393,366 II 0,5 0,05
Chromium 267,716 II 0,1 0,01 1 0,1
205,552 II 0,3 0,03
206,149 II
283,563 II 0,2 0,02
284,325 II
Cobalt 238,892 II 0,4 0,04 1,2 0,1
0,4 0,04 1 0,1
228,616 II
230,786 II
Copper 327,396 I 0,3 0,03 1,5 0,1
224,700 II
324,754 I 0,6 0,06
Iron 238,204 II 0,3 0,03 0,9 0,09
239,562 II
259,940 II 0,5 0,05 0,7 0,07
Lead 220,353 II 0,4 0,04 8 0,8
216,999 I
224,688 I
261,418 I
283,306 I 1,8 0,18
Lithium 670,783 I 1,7 0,17 1 0,1
460,286 I 67 6,7
Magnesium 279,553 II 0,02 0,002 0,1 0,01
279,079 II 1 0,1 4 0,4
285,213 I 0,06 0,006 0,25 0,025
279,806 II 1,5 0,15 10 1
Manganese 257,610 II 0,10 0,01 0,13 0,01
260,569 II
279,482 II
293,306 II 0,4 0,04 1 0,1
403,076 I 0,8 0,08
259,372 ll 0,05 0,005
Mercury 194,227 II 1,2 0,12 2,5 0,25
1 0,1 2 0,20
253,652 I
184,890 I
Molybdenum 202,030 II 0,2 0,02 2 0,2
204,598 II 0,6 0,06 3 0,3
Nickel 231,604 II 0,4 0,04 2,1 0,2
221,647 II 0,3 0,03 1,4 0,14
216,555 I 0,15 0,015
232,003 ll
Phosphorus 177,428 I 1,5 0,15 25 2,5
178,222 I 7 0,7
213,618 I 1,3 0,13 5,3 0,53
214,914 l 1 0,1 11 1,1
4 © ISO 2008 – All rights reserved

Table 1 (continued)
Element wavelengths and analytical lines Axial viewing Radial viewing
Element Wavelength Lines Detection limit Detection limit Detection limit Detection limit
a b a b
nm I = atom µg/l mg/kg µg/l mg/kg
II = ion
Potassium 766,491 I 0,2 0,02 4 0,4
769,896 I 23 2,3 12 1,2
Rubidium 780,03 I 1 0,1 5 0,5
Selenium 196,026 I 0,8 0,08 16 1,6
203,985 I 2,8 0,28
Silicon 251,611 I 0,9 0,09 2,2 0,22
212,412 I 1,3 0,13 5 0,5
288,158 I 1 0,1
Silver 328,068 I 0,4 0,04 1 0,1
338,289 I 1 0,1 2 0,2
Sodium 589,592 I 0,6 0,06 1,5 0,2
588,995 I 12 1,2 15 0,15
330,237 I 69 6,9
Strontium 407,771 II 0,01 0,001 0,1 0,01
421,552 II 0,01 0,001 0,1 0,01
460,733 I 0,3 0,03
Sulfur 181,962 I 4 0,4 13 1,3
182,036
Thallium 190,800 II 2 0,2 13 0,1
190,864 II
Tin 189,933 II 6 0,6 8 0,8
235,484 I 23 2,3 20 2,0
283,998 l 11
Titanium 336,121 II 0,15 0,015 1 0,1
334,941 II 0,2 0,02 0,25 0,25
337,280 II 0,2 0,02 1 0,1
Vanadium 292,402 II 0,3 0,03 2 0,2
309,310 II 0,08 0,008
311,837 II 0,1 0,01
290,882 ll
310,230 ll
Zinc 213,856 I 0,05 0,005 0,8 0,08
202,548 II 0,03 0,003 0,7 0,07
206,200 ll 0,15 0,015 2 0,02
a
Typical 3-sigma detection limits using 30 s integration time.
b
The detection limit (LOD), as a mass fraction of the soil sample in mg/kg dry matter, is given assuming that a test sample of 1 g is
extracted and diluted to 100 ml. The LOD shown in Table 1 are only examples of a given equipment and laboratory conditions. Each
laboratory shall select appropriate wavelengths and determine LOD under its specific laboratory conditions.
NOTE The wavelengths given in Table 1 are often used, but they are given here only as an example. Adoption of
other wavelengths is possible. The limit of detection and the linear range vary for each element with the wavelength,
spectrometer, operating conditions and matrix load in the sample solution. If solutions with high salt concentrations (typical
for soil extract solutions) are measured, the LOD is substantially increased compared with water samples.
This International Standard refers specifically to the use of inductively coupled plasma - atomic emission
spectrometry. Users of this International Standard are advised to operate their laboratories to accepted quality
control procedures. Certified Reference Materials (CRM) should be used to establish the amounts of the
relevant elements in in-house reference materials. The latter can be used for routine quality control of the
procedures given in this International Standard.
Results shall be established with control charts, for each element, within the laboratory. No result shall be
accepted which falls outside an agreed limit. Quality control procedures based on widely accepted statistical
techniques shall be used to establish such limits, that these are stable and that no long-term drift is occurring.
Certified Reference Materials should be used regularly to maintain the integrity of the in-house reference
materials and, thereby, the quality control system.
5 Interferences
5.1 General
The presence of different matrix elements in the sample solution can cause severe interferences, which result
in systematic errors of the analyte signal. Special techniques, e.g. background correction, matrix matching of
the calibration solution or the standard addition technique, can be used to compensate such interferences.
Interferences are classified into spectral and non-spectral interferences. They can be specific for an analyte or
non-specific.
Spectral interferences (see 5.2) are due to incomplete isolation of the radiation emitted by the analyte from
other radiation sources detected and amplified by the detection system (additive interferences).
Non-spectral interferences (see 5.3) are interferences where the sensitivity changes due to the composition of
the solutions to be measured (multiplicative interferences). The observed matrix effect is a composite
interference due to all of the components in the sample solution.
Background correction is required for trace element determination. Background emission shall be measured
adjacent to analyte lines on samples during analysis. The position selected for the background-intensity
measurement, on one or both sides of the analytical line, is determined by the complexity of the spectrum
adjacent to the analyte line. The position used should be as free as possible from spectral interference, and
should reflect the same change in background intensity as occurs at the analyte wavelength measured.
Increase in background is more intensive with axial-view instruments. Background correction is not required in
cases of line broadening, where the analytical result is actually degraded by a background correction
measurement.
5.2 Spectral interferences
Spectral interferences are, e.g.
⎯ partially or complete overlap of an emission line of another element with that of the analyte; special case:
increase of background caused by a wing of a strong emission line located nearby, e.g. sloping
background shift at Pb 220,353 nm caused by Al 220,463 nm,
⎯ overlap of a molecular band from a multi-atomic particle formed in the plasma from the solvent, the
+
ambient air or the gases (e.g. N , NO, NH, OH, CN) with the emission line of an analyte,
⎯ background increase caused by recombination phenomena, e.g. continuum emitted by Al between
190 nm to 220 nm,
⎯ increase of background caused by stray light.
6 © ISO 2008 – All rights reserved

A spectral line overlap usually leads to the choice of an alternative line. If this is not possible, mathematical
correction procedures (e.g. inter-element correction technique, multi-component spectral fitting) can be used
to compensate the interference. A parallel background shift can be compensated by background correction.
To correct a sloping background shift, two background correction points on each side of the peak are used.
For the investigation of spectral interferences of aqua regia extracts of soil, the most prominent lines of the
analytes As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Tl and Zn were used. The most important soil elements Al, As, Ca,
Cr, Cu, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, Ti, V and Zn were used as interference elements in two concentrations:
100 mg/l and 500 mg/l. These element concentrations are equal to 0,33 % and 1,67 % (mass fraction) in soils,
for aqua regia extraction carried out in accordance with ISO 11466.
Tables B.1 and B.3 in Annex B give a summary of potential spectral interferences when analysing aqua regia
extracts of soils. Both the interfering elements and the emission line of these elements are given. A Perkin-
1)
Elmer Optima 3000 instrument with a spectral resolution of 0,006 nm at 200 nm was employed for the study
1)
for Table B.1, and a Varian Vista-PRO with axial plasma for Table B.3. Line coincidences, which are
dependent on the spectral resolution of the spectrometer, only become perceptible when the concentration of
the interfering element and analyte reach a critical level.
In Table B.2 the interference is expressed as analyte concentration equivalents (i.e. false positive increase of
analyte concentrations) arising from 100 mg/l and 500 mg/l of the interfering element, respectively. The data
are intended as a guide for indicating the extent of potential interference. The user should be aware that other
instruments may exhibit somewhat different levels of interference than those shown in Table B.2, because the
intensities vary with instrument construction and operating conditions, such as power, introduction gas flow
rate, and observation height.
Some potential spectral interferences observed for the recommended wavelengths using an axial viewing
instrument are given in Table B.3. For example, if Cr is to be determined at 267,716 nm in a sample
containing approximately 100 mg/l of Al, a false positive signal is observed for a Cr level equivalent to
approximately 0,06 mg/l. The user should take into account that other instruments may exhibit levels of
interference somewhat different from those shown in Table B.3. The interference effects shall be evaluated for
each individual instrument, whether configured as a sequential or simultaneous instrument. For each
instrument, intensities vary not only with optical resolution but also with operating conditions (such as power,
viewing height and argon flow rate). When using the recommended wavelengths, the analyst is required to
determine and document for each wavelength the effect from referenced interferences (see Table B.3) as well
as any other suspected interferences that may be specific to the instrument or matrix. The analyst should use
a computer routine for automatic correction on all analysis.
5.3 Non-spectral interferences
Non-spectral interferences can occur during nebulization or sample introduction (physical nature) or in the
plasma itself (both physical and chemical natures).
Transport interferences are due to differences in the physical properties (viscosity, surface tension, density)
between the sample solutions and the calibration solutions. They are caused by differences in the dissolved
solid content (e.g. salts, organic substances) as well as in the type or concentration of acid. As a consequence,
the supply of solution to the nebulizer, the efficiency of nebulization and the droplet size distribution of the
aerosol are altered, and hence the sensitivity changes. Errors due to these interferences can be overcome by
dilution of the solutions, by matrix matching, by standard addition or by the reference element technique
(internal standardization).
1) Perkin-Elmer Optima 3000 and Varian Vista-Pro are examples of suitable products available commercially. This
information is given for the convenience of users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of
these products.
Excitation interferences cause changes in the sensitivity as a result of changed plasma conditions due to
introduction of the matrix. These changes are attributed to a change in the excitation conditions in the plasma
caused by easily ionizable elements like alkali metals. Enhancement or depressant effect of easily ionizable
elements on analyte emission depends on the operating conditions of the plasma (e.g. power, sample
introduction gas flow rate, observation height), and differ from element to element. Improvement of the plasma
conditions can therefore reduce excitation interferences. Other possibilities are dilution of the solutions, matrix
matching or the standard addition technique.
6 Reagents
All reagents shall be of recognized analytical grade.
6.1 Water.
Use demineralized water or water distilled from an all-glass apparatus, conforming to Grade 2 of ISO 3696.
The water used for blank determinations, and for preparing reagents and standard solutions, shall have
element concentrations that are negligible compared with the lowest concentration to be determined in the
sample solutions.
An example of reagents used for aqua regia extractions in accordance with ISO 11466 is given in the following.
Reagents based on other International Standards or other documents should be prepared accordingly.
6.2 Nitric acid, w(HNO ) = 65 %; ~ 1,40 g/ml.
The same batch of nitric acid shall be used throughout the procedure.
6.3 Nitric acid (1+1).
Add 500 ml nitric acid (6.2) to 400 ml water, mix and dilute to 1 l.
6.4 Hydrochloric acid, w(HCl) = 37 %; ~ 1,18 g/ml.
The same batch of hydrochloric acid shall be used throughout the procedure.
6.5 Hydrochloric acid (1+1).
Add 500 ml hydrochloric acid (6.4) to 400 ml water (6.1), mix and dilute to 1 l.
Other reagents used for dissolution or extraction of soil samples are described in the relevant standards.
6.6 Preparation of stock solutions and standard solutions of individual elements.
Two sources of stock solutions are available:
⎯ commercially available stock solutions;
⎯ stock solutions prepared in the laboratory from pure elements or stoichiometrically defined salts or oxides.
The concentrations of single-element solutions are 1 000 mg/l.
NOTE Commercially available stock solutions have the advantage that they remove the need to handle directly toxic
metals, especially thallium. However, special care needs to be taken that these solutions are supplied with a certified
composition from a reputable source and are checked on a regular basis.
6.7 Intermediate standard solutions.
Intermediate standard solutions may be prepared for each individual analyte, or for multi-element standard
solutions by dilution of stock solutions. These solutions should be stabilized by adding 10 ml nitric acid (6.3) to
100 ml of solution. The intermediate solutions have only limited stability and should be discarded after three
months, depending on the solution concentration.
8 © ISO 2008 – All rights reserved

6.8 Multi-element standard solutions.
If several elements are to be determined on each sample, it can be more convenient to prepare multi-element
standard solutions.
Suggested multi-element mixed standard solutions are as follows:
⎯ Mixed standard solution 1:
Al, B, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Pb, Li, Mn, Mo, Ni, V, Bi, Sr, Zn, Zr and 10 ml nitric acid (6.3) in 100 ml.
⎯ Mixed standard solution 2:
As, Se, Sb, Sn and Tl with 5 ml nitric acid (6.3) and 40 ml hydrochloric acid (6.5) in 100 ml.
⎯ Mixed standard solution 3:
Ca, Mg, Na, K, Ba, Ti and 10 ml nitric acid (6.3) in 100 ml.
Matrix matching should be used if high concentrations of co-extracted elements like Al, Ca, Fe, Mg, Na or K
are observed. The stability of calibration solution can be checked by comparison with freshly prepared
solutions on a regular basis.
Care should be taken when preparing the mixed standards to ensure that the elements are compatible and
stable together. Other elements combinations are also possible and depend on the analytical task. To avoid
cross-contamination, only pure chemicals should be used. The diluted solutions should be stored in clean
PFA-, FEP-fluorocarbon, HDPE or PP bottles. For concentrations below 1 mg/l, the stability is limited and shall
be checked.
6.9 Reference element solution.
Sc, Y or Lu is commonly used as a reference element (internal standard). A concentration of 5 mg/l in nitric
acid solution (6.3) should be used. This concentration should be added to blank calibration solutions, quality
control solutions and test solutions.
7 Instrumentation
The ICP atomic emission spectrometer consists of a sample introduction system, the plasma (as an excitation
source), an optical system, a detector and a computer. The sample introduction system usually consists of a
rotation tube pump for sample transport to the nebulizer, the nebulizer and a spray chamber. The most
2)
common nebulizers are the concentric nebulizer [e.g. Meinhardt ], the cross-flow nebulizer, the V-groove
3)
nebulizer [Babington ] with self-aspiration capabilities for the first two, but usually a pump is used for assisting
the sample transport. They are made from glass, quartz or plastics.
Also many types of spray chambers are applied in commercial systems. The most common, beside the impact
4)
bead and the cyclonic type, is the Scott type where double concentric tubes separate larger droplets from
the fine aerosol which is introduced into the plasma torch.

2) Meinhardt is an example of a suitable product available commercially. This information is given for the convenience of
users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
3) Babington is an example of a suitable product available commercially. This information is given for the convenience of
users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
4) Scott is an example of a suitable product type available commercially. This information is given for the convenience of
users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
5)
The torch consists of three concentric tubes [Fassel type]. Quartz is the most commonly used material. The
sample introduction tube or injector tube can be made of HF-acid resistant material, e.g. aluminium oxide or
platinum. The plasma gas flow and the auxiliary gas flow rates depend on the type of construction and are
around 10 l/min to 20 l/min and 0 l/min to 3 l/min, respectively.
At the end of the torch a water-cooled coil with up to five windings is placed, through which a high alternating
current flows to excite the plasma. The frequency used by manufacturers differs from around 27 MHz to
56 MHz with a power of 600 W to 2 000 W.
The emission from the plasma can be observed either from the side (radial view) or from the torch central
symmetrical axis (axial view). For many elements, axial-viewing instruments provide lower detection limits (up
to a factor of 10, but interferences can be more severe).
Spectral lines are measured and registered in either a sequential or a simultaneous manner. Classical grating
polychromators as well as computer-controlled devices are used.
NOTE 1 The computerized registration of light intensities by several element lines is converted into concentrations
using appropriate software packages from the instrument manufacturers.
NOTE 2 Details of various instrumentation construction can be found in References [9], [10], [11].
8 Procedure
8.1 Cleaning of glassware
All glassware used in the determination of trace element concentrations shall be cleaned carefully before use,
e.g. by immersion in 5 % (v/v) aqueous nitric acid solution for a minimum of 6 h, followed by rinsing with water
(6.1) before use. The nitric acid shall be replaced each week.
8.2 Instrument performance parameters
Due to differences between various models of instruments, no detailed instructions can be given to operate
the specific instrument. The instruction provided by the manufacturer for waiting time, for instrument stability,
gas flow rates, plasma conditions, nebulizer conditions, sample uptake rates, etc., should be followed.
The following performance parameters should be assessed with typical matrix concentrations:
⎯ selection of appropriate analyte wavelength;
⎯ working range and linearity;
⎯ long- and short-term stabilities, relative standard deviation (RSD) of measurements;
⎯ limit of detection of the method for each analyte and of each type of sample (MDL);
⎯ verification of inter-element corrections;
⎯ verification of routines for correcting spectral interferences;
⎯ rinsing time between samples and standards;
⎯ background equivalent concentration (BEC).
The performance of the measuring equipment should be checked with appropriate quality control solutions
before measuring test samples (tuning).

5) Fassel is an example of a suitable product type available commercially. This information is given for the convenience
of users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
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8.3 Instrument optimization
The manufacturer's instructions for operating conditions should be followed to assess maximum signal-to-
background ratio of the least sensitive elements, such as As, Se Pb and Tl. All gas flow rates should be
stabilized and controlled, e.g. with mass flow controllers.
8.4 Alignment of the spectrometer
8.4.1 General
Set up the instrument according to the manufacturer's instructions and ignite the plasma. Verify that the
instrument configuration and performance criteria satisfy the safety and analytical requirements
(e.g. laboratory environment conditions, power, exhaustion requirements). The plasma shall be allowed to
become thermally stable before starting the measurement (usually at least 30 min stabilization time prior to
calibration).
8.4.2 Software method development, wavelength selection
Develop a method following the instructions provided by the instrument manufacturer. Select the spectral lines
on the basis of information (detection limits, spectral interferences) given in the literature (e.g. atlas for
emission lines), the computer library of the spectrometer and in this International Standard (Table 1 and
Tables B.1 to B.3).
NOTE The information given is intended as guide for indicating potential interferences. Other instruments with other
spectral resolution can exhibit different interferences.
When working with an unknown matrix, check the wavelengths of every element to be measured for possible
interferences by studying the region of the line. If spectral interferences (partial line overlap, line coincidence)
occur, the measurement shall be carried out at another wavelength. If this is not possible, correction of the
interference by mathematical correction procedures (e.g. inter-element correction technique, multi-component
spectral fitting) should be carried out.
Background correction is required for trace element determination with ICP-AES. Background shall be
measured adjacent to analyte lines on the sample during analysis. The position selected for the background-
intensity measurement, on one or both sides of the analyte line, is determined by the complexity of the
spectrum adjacent to the analyte line. The position shall be free of spectral interferences and reflect the same
change in background intensity as occurs at the analyte wavelengths measured.
8.4.3 Wavelength correctness, optimization of measurement conditions
Instrument optics often require calibration of wavelengths (e.g. reprofiling by using a reference line or by
calculating the offset of special set-up-lines) after switching on the ICP-AES. The procedure is inherent to the
instrument in use, and therefore shall follow the manufacturer's recommended practice.
The aim of the optimization of the measurement conditions is to find the best sensitivity and best precision for
the set of lines to be used. Emission efficiency is related, amongst other parameters, to the plasma
temperature, which is a function of RF power, argon gas flow rates and observation height (for radially viewed
plasmas). Also, the type of nebulizer and sample uptake rate has an impact on the signal and the background.
Optimization for a multi-element analysis involves a change in the parameters that influence the intensity of
signal and background (e.g. RF power), resulting in compromise conditions. For special procedures (e.g.
alignment of the plasma viewing position), refer to the instrument manufacturer's manual.
8.4.4 Long-term stability
Long-term stability (one day, several hours) assessment is a measurement of the instrument drift. A common
procedure is to compensate the drift by the reference element technique (using an internal standard).
A possible drift can also be detected by analysing a calibration standard or the quality control sample at
regular intervals between samples. With these measured values, an apparent instrument drift can be
compensated by a mathematical procedure. The individual behaviour of each instrument shall be checked.
8.4.5 Preliminary instrument check
The reproducibility and sensitivity of the system shall be checked on a daily basis. The precision of replicates
should be below RSD of 1 %.
NOTE This can be done by measuring a 1 mg/l solution of manganese, with a minimum of five replicates, with the
selected integration time.
Nebulizer condition, steady even flow rate of the peristaltic pump, gas flow rate, observation height, torch
conditions, etc., shall be controlled before measurement of samples.
8.5 Calibration methods
Three calibration techniques are available:
a) the standard calibration method, with or without matrix matching in the calibration solutions;
b) the bracketing method;
c) the standard addition method.
Most important is the standard calibration method, where the light emission intensities of analyte lines are
measured in the calibration and test sample solutions. With assistance of a linear calibration curve, the
concentrations are calculated in the unknown sample solutions. The linearity over a broad concentration range
shall be checked for setting the calibration range. Alkaline element lines in particular suffer from non-linear
calibration curves, due to ionization and self-absorption effects, and can be calculated by second-order curve
fit with appropriate regression lines.
Calibration standards should be prepared freshly each time a batch of samples is analysed. All acids, salts,
buffers, detergents and releasers which are present in the test sample solution shall also be present in the
calibration solutions in the same concentration. The use of a reference element is highly recommended, and
should be added to the calibration solutions. The reference element shall not be present in the sample.
Therefore, only negligible or very low concentrations should originally be present in extract or digestion
solutions.
A minimum of four calibration standards with equidistant analyte concentrations should cover the calibration
range. If only a two-point calibration procedure is applied, using a blank calibration and a high calibration
standard solution, the linearity shall be checked. The accuracy of the concentration of this calibration solution
shall be assured.
In soil extracts, especially in aqua regia extracts of soil, ubiquitous elements such as Al, Na, K, Ca, Mg, Ti and
Fe can be co-extracted, resulting in element concentrations of several hundreds of mg/l. The efficiency of the
method selected to compensate spectral interferences, background subtraction, transport interference shall be
checked by analysis of control samples and interference control samples. Otherwise the sample matrix
elements shall be adapted in calibration solutions for each batch of sample types. If this is not practicable, the
standard addition method shall be used.
8.6 Solutions to be prepared
8.6.1 General
Two types of blank solution are required for the analysis: the calibration blank solution (8.6.2) and the blank
test solution (8.6.3) prepared during test sample processing.
8.6.2 Blank calibration solution
This solution is
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 22036
Première édition
2008-12-15
Qualité du sol — Dosage des éléments
traces dans des extraits de sol par
spectrométrie d'émission atomique
avec plasma induit par haute fréquence
(ICP-AES)
Soil quality — Determination of trace elements in extracts of soil by
inductively coupled plasma - atomic emission spectrometry (ICP-AES)

Numéro de référence
©
ISO 2008
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Publié en Suisse
ii © ISO 2008 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
4 Principe.3
5 Interférences .6
5.1 Généralités .6
5.2 Interférences spectrales .6
5.3 Interférences non spectrales .8
6 Réactifs.8
7 Instrumentation .10
8 Mode opératoire.11
8.1 Nettoyage de la verrerie.11
8.2 Paramètres relatifs aux performances de l'instrument .11
8.3 Optimisation des instruments.11
8.4 Alignement du spectromètre.11
8.5 Méthodes d'étalonnage.13
8.6 Solutions à préparer.13
8.7 Mode opératoire de mesurage .14
9 Calcul des résultats.15
10 Fidélité .15
11 Expression des résultats.15
12 Rapport d'essai.16
Annexe A (informative) Répétabilité et fidélité des résultats .17
Annexe B (informative) Interférences .20
Bibliographie.34

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 22036 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 3, Méthodes
chimiques et caractéristiques du sol.

iv © ISO 2008 – Tous droits réservés

NORME INTERNATIONALE ISO 22036:2008(F)

Qualité du sol — Dosage des éléments traces dans des extraits
de sol par spectrométrie d'émission atomique avec plasma
induit par haute fréquence (ICP-AES)
AVERTISSEMENT — Il convient que les modes opératoires décrits dans la présente Norme
internationale soient appliqués par des personnes formées et compétentes. Certaines méthodes et
certains réactifs, y compris l'utilisation des équipements, sont potentiellement très dangereux. Il
convient que les utilisateurs de la présente Norme internationale qui ne sont pas suffisamment
informés des dangers potentiels et des pratiques de sécurité associées consultent des professionnels
pour avis avant de commencer toute opération.
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale décrit le dosage d'éléments traces dans des solutions de digestion ou des
solutions d'extraction du sol par spectrométrie d'émission atomique avec plasma induit par haute fréquence
(ICP-AES) pour 34 éléments (voir Tableau 1).
Cette méthode de dosage multiéléments est applicable aux extraits de sol obtenus avec de l'eau régale
conformément à l'ISO 11466, avec une solution DTPA conformément à l'ISO 14870, ou avec d'autres agents
d'extraction faibles, ou aux extraits de sols destinés à être utilisés pour le dosage des teneurs élémentaires
totales au moyen de la méthode de digestion par voie acide de l'ISO 14869-1 ou de la méthode par fusion de
l'ISO 14869-2.
Le choix de la méthode d'étalonnage dépend de l'agent d'extraction et peut être adapté à la concentration en
agent d'extraction.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO Guide 32, Étalonnage en chimie analytique et utilisation de matériaux de référence certifiés
ISO 3696, Eau pour laboratoire à usage analytique — Spécification et méthodes d'essai
ISO 5725-1, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 1: Principes
généraux et définitions
ISO 5725-2, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 2: Méthode de
base pour la détermination de la répétabilité et de la reproductibilité d'une méthode de mesure normalisée
ISO 11465, Qualité du sol — Détermination de la teneur pondérale en matière sèche et en eau — Méthode
gravimétrique
ISO 11466, Qualité du sol — Extraction des éléments en traces solubles dans l'eau régale
ISO 14869-1, Qualité du sol — Mise en solution pour la détermination des teneurs élémentaires totales —
Partie 1: Mise en solution par l'acide fluorhydrique et l'acide perchlorique
ISO 14869-2, Qualité du sol — Mise en solution pour la détermination des teneurs élémentaires totales —
Partie 2: Mise en solution par fusion alcaline
ISO 14870, Qualité du sol — Extraction des éléments en traces par une solution tamponnée de DTPA
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 5725-1, l'ISO 5725-2 et le
Guide 32 de l'ISO, ainsi que les suivants, s'appliquent.
3.1
analyte
élément à déterminer
3.2
blanc de solution d'étalonnage
solution préparée de la même manière que la solution d'étalonnage, mais en omettant les analytes
3.3
solution d'essai à blanc
solution préparée de la même manière que la solution d'échantillon pour essai, mais en omettant la prise
d'essai
3.4
solution d'étalonnage
solution utilisée pour étalonner l'instrument, préparée à partir de solutions mères, en y ajoutant des acides,
une solution tampon, un élément de référence et des sels, en fonction des besoins
3.5
limite de détection de l'instrument
concentration la plus faible pouvant être décelée avec une probabilité statistique définie au moyen d'un
instrument propre et d'une solution pure
NOTE La solution pure est généralement de l'acide nitrique dilué.
3.6
échantillon pour laboratoire
échantillon transmis au laboratoire pour analyse
3.7
linéarité
relation directe entre le résultat de mesurage moyen et la quantité (concentration) d'analyte
3.8
limite de détection de la méthode
concentration la plus faible pouvant être décelée au moyen d'une méthode analytique spécifique avec une
probabilité statistique définie pour les concentrations maximales d'éléments matriciels définies
3.9
produit chimique pur
produit chimique de la plus haute pureté disponible et dont la stœchiométrie est connue
NOTE Il convient de connaître la teneur en analyte et en contaminants avec un degré de certitude établi.
3.10
solution mère
solution contenant une ou des concentrations d'analytes connues avec précision, préparée à partir de
produits chimiques purs (3.9)
NOTE Les solutions mères sont des matériaux de référence au sens de la définition donnée dans le Guide 30 de l'ISO.
3.11
échantillon pour essai
prise réalisée à partir de l'échantillon pour laboratoire après homogénéisation, broyage, division, etc.
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3.12
solution d'échantillon pour essai
solution préparée après extraction ou dissolution de l'échantillon pour essai selon des spécifications
appropriées
NOTE La solution d'échantillon pour essai est destinée à être utilisée pour le mesurage.
4 Principe
La spectrométrie d'émission atomique avec plasma induit par haute fréquence (ICP-AES) peut être utilisée
pour doser les éléments traces dans une solution. La solution est dispersée à l'aide d'un nébuliseur approprié,
l'aérosol obtenu étant transporté dans la torche à plasma. Le solvant est évaporé dans un plasma induit par
haute fréquence, les sels formés sont ensuite vaporisés, dissociés, atomisés et ionisés. Les atomes ou les
ions sont soumis à une excitation thermique et le nombre de photons émis au cours de la transition vers un
niveau d'énergie inférieur est mesuré par spectrométrie d'émission optique. Un spectromètre à réseau permet
de disperser les spectres, tandis que des dispositifs photosensibles permettent de contrôler les intensités des
raies d'émission. La longueur d'onde du rayonnement (énergie des photons) permet d'identifier l'élément,
tandis que la concentration de ce dernier est proportionnelle à l'intensité du rayonnement (nombre de
photons). La méthode ICP-AES peut être utilisée pour des dosages multiéléments au moyen de systèmes
optiques séquentiels ou simultanés, avec une observation axiale ou radiale du plasma.
Le Tableau 1 donne des exemples de longueurs d'ondes et de limites de détection recommandées pour un
instrument. Les données fournies sont valables pour de l'eau acidifiée avec de l'acide nitrique mesurée au
moyen d'un instrument optimisé. L'utilisation d'autres instruments peut entraîner des limites de détection
différentes. Il est possible d'utiliser d'autres longueurs d'ondes.
Tableau 1 — Longueurs d'ondes recommandées et limites de détection estimées pour des éléments et
des longueurs d'ondes sélectionnés, obtenus au moyen d'un dispositif ICP-AES Varian, Vista-MPX
[9]
mégapixel (caractéristiques de détecteur CCD)
Longueurs d'ondes et raies d'analyse Observation axiale Observation radiale
de l'élément
Élément Longueur Raies Limite de Limite de Limite de Limite de
d'onde détection détection détection détection
I = atome
a b a b
nm II = ion µg/l mg/kg µg/l mg/kg
Aluminium 396,068 1 0,10 4 0,4
308,215 I 2,6 0,26
309,271 I
396,152 I 0,1 0,01 4 0,4
167,078 l 0,3 0,03 1 0,1
Antimoine 206,833 I 0,5 0,5 16 1,6
217,581 I 1,8 0,18 5 0,5
231,146 l 2 0,2
Arsenic
188,979 2 0,2 12 1,2
193,696 1 0,1 11 1,1
197,198 I 5 0,5
189,042 l
188,979 l 1,5 0,15 5 0,5
Baryum 233,527 II 0,06 0,006 0,7 0,07
455,403 II 0,01 0,001 0,15 0,02
493,409 II 0,04 0,004 0,15 0,02
Béryllium 313,107 II 0,03 0,003 0,15 0,02
313,402 II 0,01 0,001 0,15 0,02
234,861 II 0,01 0,001 0,05 0,005
Bismuth 223,061 I 1,8 0,18 6 0,6
306,771 l 17 1,7
315,887
Tableau 1 (suite)
Longueurs d'ondes et raies d'analyse Observation axiale Observation radiale
de l'élément
Élément Longueur Raies Limite de Limite de Limite de Limite de
d'onde détection détection détection détection
I = atome
a b a b
nm II = ion µg/l mg/kg µg/l mg/kg
Bore 208,959 I 0,7 0,07 1,2 0,12
249,678 I 1,1 0,11 1,5 0,15
249,772 l 0,5 0,05 1 0,1
Cadmium 214,438 II 0,1 0,01 0,5 0,05
226,502 II 0,11 0,011 0,6 0,06
228,802 II 0,20 0,02 0,5 0,05
Calcium 396,847 II 0,5 0,05 0,3 0,03
317,933 II 0,3 0,03 6,5 0,7
393,366 II 0,5 0,05
Chrome 267,716 II 0,1 0,01 1 0,1
205,552 II 0,3 0,03
206,149 II
283,563 II 0,2 0,02
284,325 II
Cobalt 238,892 II 0,4 0,04 1,2 0,1
228,616 II 0,4 0,04 1 0,1
230,786 II
Cuivre 327,396 I 0,3 0,03 1,5 0,1
224,700 II
324,754 I 0,6 0,06
Fer 238,204 II 0,3 0,03 0,9 0,09
239,562 II
259,940 II 0,5 0,05 0,7 0,07
Plomb 220,353 II 0,4 0,04 8 0,8
216,999 I
224,688 I
261,418 I
283,306 I 1,8 0,18
Lithium 670,783 I 1,7 0,17 1 0,1
460,286 I 67 6,7
Magnésium 279,553 II 0,02 0,002 0,1 0,01
279,079 II 1 0,1 4 0,4
285,213 I 0,06 0,006 0,25 0,025
279,806 II 1,5 0,15 10 1
Manganèse 257,610 II 0,10 0,01 0,13 0,01
260,569 II
279,482 II
293,306 II 0,4 0,04 1 0,1
403,076 I 0,8 0,08
259,372 ll 0,05 0,005
Mercure 194,227 II 1,2 0,12 2,5 0,25
253,652 I 1 0,1 2 0,20
184,890 I
Molybdène 202,030 II 0,2 0,02 2 0,2
204,598 II 0,6 0,06 3 0,3
Nickel 231,604 II 0,4 0,04 2,1 0,2
221,647 II 0,3 0,03 1,4 0,14
216,555 I 0,15 0,015
232,003 ll
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Tableau 1 (suite)
Longueurs d'ondes et raies d'analyse Observation axiale Observation radiale
de l'élément
Élément Longueur Raies Limite de Limite de Limite de Limite de
d'onde détection détection détection détection
I = atome
a b a b
nm II = ion µg/l mg/kg µg/l mg/kg
Phosphore 177,428 I 1,5 0,15 25 2,5
178,222 I 7 0,7
213,618 I 1,3 0,13 5,3 0,53
214,914 l 1 0,1 11 1,1
Potassium 766,491 I 0,2 0,02 4 0,4
769,896 I 23 2,3 12 1,2
Rubidium 780,03 I 1 0,1 5 0,5
Sélénium 196,026 I 0,8 0,08 16 1,6
203,985 I 2,8 0,28
Silicium 251,611 I 0,9 0,09 2,2 0,22
212,412 I 1,3 0,13 5 0,5
288,158 I 1 0,1
Argent 328,068 I 0,4 0,04 1 0,1
338,289 I 1 0,1 2 0,2
Sodium 589,592 I 0,6 0,06 1,5 0,2
588,995 I 12 1,2 15 0,15
330,237 I 69 6,9
Strontium 407,771 II 0,01 0,001 0,1 0,01
421,552 II 0,01 0,001 0,1 0,01
460,733 I 0,3 0,03
Soufre 181,962 I 4 0,4 13 1,3
182,036
Thallium 190,800 II 2 0,2 13 0,1
190,864 II
Étain 189,933 II 6 0,6 8 0,8
235,484 I 23 2,3 20 2,0
283,998 l 11
Titane 336,121 II 0,15 0,015 1 0,1
334,941 II 0,2 0,02 0,25 0,25
337,280 II 0,2 0,02 1 0,1
Vanadium 292,402 II 0,3 0,03 2 0,2
309,310 II 0,08 0,008
311,837 II 0,1 0,01
290,882 ll
310,230 ll
Zinc 213,856 I 0,05 0,005 0,8 0,08
202,548 II 0,03 0,003 0,7 0,07
206,200 ll 0,15 0,015 2 0,02
a
Limites de détection types à 3 sigmas utilisant un temps d'intégration de 30 s.
b
La limite de détection (LOD) en fraction massique de l'échantillon de sol en mg/kg de matière sèche est indiquée, en supposant
qu'un échantillon pour essai de 1 g est extrait et dilué dans un volume de 100 ml. Les limites de détection indiquées dans le Tableau 1
constituent uniquement des exemples d'un équipement et de conditions de laboratoire donnés. Chaque laboratoire doit choisir des
longueurs d'ondes appropriées et déterminer la limite de détection dans ses conditions de fonctionnement spécifiques.
NOTE Bien que les longueurs d'ondes indiquées dans le Tableau 1 soient souvent utilisées, elles sont données dans
le cas présent uniquement en tant qu'exemple. Il est possible d'utiliser d'autres longueurs d'ondes. Pour chaque élément,
la limite de détection et le domaine de linéarité varient avec la longueur d'onde, le spectromètre, les conditions de
fonctionnement et la matrice de la solution échantillon. Le mesurage de solutions contenant des concentrations en sel
élevées (ce qui est généralement le cas pour des solutions d'extrait de sol) entraîne une augmentation importante de la
limite de détection par comparaison avec des échantillons d'eau.
La présente Norme internationale se réfère plus spécifiquement à l'utilisation de la spectrométrie d'émission
atomique avec plasma induit par haute fréquence. Il est recommandé aux utilisateurs de la présente Norme
internationale d'exploiter leurs résultats selon des modes opératoires de contrôle de la qualité admis. Il
convient d'utiliser des matériaux de référence certifiés (MRC) de manière à déterminer les quantités des
éléments appropriés dans les matériaux de référence utilisés en interne. Ces derniers peuvent être utilisés
pour un contrôle de la qualité régulier des modes opératoires définis dans la présente Norme internationale.
Chaque laboratoire doit établir les résultats pour chaque élément au moyen de cartes de contrôle. Aucun
résultat en dehors d'une limite admise ne doit être accepté. Les modes opératoires de contrôle de la qualité
basés sur des techniques statistiques largement admises doivent servir à établir des limites stables et
permettre d'établir qu'aucune dérive de longue durée ne se produit. Il convient d'utiliser des matériaux de
référence certifiés de manière régulière afin de maintenir l'intégrité des matériaux de référence internes et, de
ce fait, le système de contrôle de la qualité.
5 Interférences
5.1 Généralités
La présence de différents éléments de matrice dans la solution échantillon peut provoquer de sévères
interférences, qui induisent des erreurs systématiques sur le signal de l'analyte. Des techniques particulières,
par exemple correction du bruit de fond, éléments concomitants dans la solution d'étalonnage ou méthode
des ajouts dosés, peuvent être utilisées pour compenser ces interférences.
Les interférences sont classées en interférences spectrales et non spectrales. Elles peuvent être également
spécifiques ou non spécifiques à un analyte.
Les interférences spectrales (voir 5.2) sont dues à un isolement incomplet du rayonnement émis par l'analyte
d'autres sources de rayonnement détectées et amplifiées par le système de détection (interférences
additives).
Les interférences non spectrales (voir 5.3) sont les interférences avec lesquelles la sensibilité varie du fait de
la composition des solutions à mesurer (interférences multiplicatives). L'effet de matrice observé est une
interférence composite due à l'ensemble des composants dans la solution échantillon.
Le dosage des éléments traces nécessite une correction du bruit de fond. L'émission du bruit de fond doit être
mesurée parallèlement aux raies d'émission de l'analyte sur des échantillons au cours de l'analyse. La
position choisie pour la mesure de l'intensité du bruit de fond, sur l'un des côtés ou les deux côtés de la raie
d'analyse, est déterminée par la complexité du spectre contigu à la raie d'émission de l'analyte. Il convient
que la position utilisée soit la plus indépendante possible de l'interférence spectrale, et qu'elle reflète la même
variation de l'intensité du bruit de fond observée au niveau de la longueur d'onde de l'analyte mesurée.
L'augmentation du bruit de fond est plus importante avec des instruments à observation axiale. La correction
du bruit de fond n'est pas requise dans le cas d'un élargissement des raies d'émission lorsque la mesure de la
correction du bruit de fond risque de détériorer effectivement le résultat de l'analyse.
5.2 Interférences spectrales
Des exemples d'interférences spectrales sont:
⎯ le recouvrement partiel ou complet d'une raie d'émission d'un autre élément avec celle de l'analyte; cas
particulier: augmentation du bruit de fond due à un épaulement d'une raie d'émission forte située à
proximité immédiate, par exemple décalage de bruit de fond pour Pb 220,353 nm sous l'effet
de Al 220,463 nm;
⎯ le recouvrement d'une bande moléculaire d'une particule multi atomique formée dans le plasma à partir
+
du solvant, de l'air ambiant ou des gaz (par exemple N , NO, NH, OH, CN) en association avec la raie
d'émission d'un analyte;
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⎯ l'augmentation du bruit de fond due à des phénomènes de recombinaison, par exemple ensemble
d'éléments homogènes émis par Al entre 190 nm et 220 nm;
⎯ l'augmentation du bruit de fond due à la lumière parasite.
Le recouvrement d'une raie spectrale conduit habituellement à choisir une raie alternative. Si cela n'est pas
possible, des modes opératoires de correction mathématiques (par exemple technique de correction
inter-éléments, ajustement spectral multicomposés) peuvent être utilisées pour compenser l'interférence. La
correction du bruit de fond permet de compenser un décalage parallèle du bruit de fond. L'utilisation de deux
points de correction du bruit de fond de chaque côté de la crête permet de corriger un décalage de bruit de
fond oblique.
Les raies les plus importantes des analytes As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Tl et Zn ont été utilisées pour
l'étude des interférences spectrales des extraits de sol obtenus avec de l'eau régale. Les éléments de sol les
plus importants Al, As, Ca, Cr, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, Ni, Ti, V et Zn ont servi d'éléments interférents dans
les deux concentrations suivantes: 100 mg/l et 500 mg/l. Ces concentrations d'éléments dans les sols sont
égales à 0,33 % et 1,67 % (en fraction massique) après extraction à l'eau régale effectuée conformément à
l'ISO 11466.
Les Tableaux B.1 et B.3 de l'Annexe B fournissent un résumé des interférences spectrales éventuelles
observées lors de l'analyse des extraits de sols obtenus avec de l'eau régale. Les tableaux indiquent l'élément
1)
interférent ainsi que la raie d'émission pour chaque élément. Un instrument Perkin-Elmer Optima 3000 avec
une résolution spectrale de 0,006 nm à une longueur d'onde de 200 nm a été utilisé pour l'étude présentée
1)
dans le Tableau B.1 et un instrument Varian Vista-PRO avec plasma axial a été utilisé pour le Tableau B.3.
Les coïncidences des raies, qui dépendent de la résolution spectrale du spectromètre, deviennent
uniquement perceptibles lorsque la concentration de l'élément interférent et l'analyte atteignent un niveau
critique.
Dans le Tableau B.2, l'interférence est exprimée comme équivalents de la concentration de l'analyte
(c'est-à-dire augmentation fausse positive des concentrations de l'analyte) avec une augmentation découlant
de l'élément interférent à 100 mg/l et 500 mg/l, respectivement. Les données fournies sont destinées à servir
de guide pour indiquer l'étendue de l'interférence éventuelle. Il convient que l'utilisateur sache que d'autres
instruments peuvent présenter des niveaux d'interférence quelque peu différents de ceux indiqués dans le
Tableau B.2, dans la mesure où les intensités varient avec la conception de l'instrument, les conditions de
fonctionnement, par exemple la puissance, le débit du gaz d'introduction et la hauteur d'observation.
Certaines interférences spectrales éventuelles observées pour les longueurs d'ondes recommandées au
moyen d'un instrument à observation axiale sont indiquées dans le Tableau B.3. Par exemple, si Cr doit être
déterminé avec une longueur d'onde de 267,716 nm dans un échantillon contenant environ 100 mg/l de Al,
cela produit un signal faux positif pour un niveau de Cr équivalent à environ 0,06 mg/l. Il convient que
l'utilisateur tienne compte du fait que d'autres instruments peuvent présenter des niveaux d'interférence
quelque peu différents de ceux indiqués dans le Tableau B.3. Les effets d'interférence doivent être évalués
pour chaque instrument individuel, qu'il soit configuré comme instrument séquentiel ou simultané. Pour
chaque instrument, les intensités varient non seulement avec la résolution optique, mais également avec les
conditions de fonctionnement (telles que la puissance, la hauteur d'observation et le débit d'argon). Lorsqu'il
utilise les longueurs d'ondes recommandées, l'analyste est appelé à déterminer et à indiquer, pour chaque
longueur d'onde, l'effet des interférences référencées (voir Tableau B.3) ainsi que de toutes autres
interférences présumées qui peuvent être spécifiques à l'instrument ou à la matrice. Il convient que l'analyste
utilise un programme informatique pour une correction automatique de toutes les analyses.

1) Perkin-Elmer Optima 3000 et Varian Vista-Pro sont des exemples de produits appropriés disponibles sur le marché.
Cette information est donnée à l'intention des utilisateurs de la présente Norme internationale et ne signifie nullement que
l'ISO approuve ou recommande l'emploi exclusif des produits ainsi désignés.
5.3 Interférences non spectrales
Les interférences non spectrales peuvent se produire lors de la nébulisation ou de l'introduction de
l'échantillon (nature physique), ou également dans le plasma proprement dit (nature à la fois physique et
chimique).
Les interférences liées au transport sont dues aux différences constatées au niveau des propriétés physiques
(viscosité, tension superficielle, masse volumique) entre les solutions d'échantillon pour essai et les solutions
d'étalonnage. Ces interférences sont provoquées par les différences de teneur en solides dissous (par
exemple sels, substances organiques) ainsi que par les différences observées au niveau du type d'acide ou
de la concentration en acide. Par conséquent, l'apport de solution au nébuliseur, l'efficacité de la nébulisation
et la répartition des tailles des gouttelettes de l'aérosol s'en trouvent affectées, ce qui entraîne une variation
de la sensibilité. La dilution des solutions, l'adaptation de la matrice, la technique des ajouts dosés ou
l'application de la méthode des éléments de référence (normalisation interne) peuvent éviter toutes les erreurs
dues à ces interférences.
Les interférences par excitation provoquent des variations de la sensibilité du fait de la modification des
conditions de fonctionnement du plasma suite à l'introduction de la matrice. Ces modifications sont dues à un
changement des conditions d'excitation du plasma, lui-même provoqué par des éléments facilement
ionisables tels que les métaux alcalins. L'effet d'exaltation ou de dépression des éléments facilement
ionisables sur l'émission de l'analyte dépend des conditions de fonctionnement du plasma (par exemple
puissance, débit du gaz d'introduction de l'échantillon, hauteur d'observation) et diffère d'un élément à l'autre.
L'amélioration des conditions de fonctionnement du plasma peut par conséquent réduire les interférences par
excitation. La dilution des solutions, l'adaptation de la matrice ou la méthode des ajouts dosés constituent
d'autres pratiques possibles.
6 Réactifs
Tous les réactifs doivent être de qualité analytique reconnue.
6.1 Eau.
Utiliser de l'eau déminéralisée ou de l'eau distillée dans un appareil en verre, conforme à la Classe 2 de
l'ISO 3696. Les concentrations en éléments de l'eau utilisée pour les essais à blanc et pour préparer les
réactifs et les solutions d'étalonnage doivent être négligeables par rapport à la concentration la plus faible à
déterminer dans les solutions d'échantillon pour essai.
Un exemple de réactifs utilisés pour les extractions dans l'eau régale conformément à l'ISO 11466 est donné
ci-dessous. Il convient de préparer les réactifs basés sur d'autres Normes internationales ou d'autres
documents en conséquence.
6.2 Acide nitrique, w(HNO ) = 65 %; ~ 1,40 g/ml.
Le même lot d'acide nitrique doit être utilisé pour l'ensemble du mode opératoire.
6.3 Acide nitrique (1+1).
Ajouter 500 ml d'acide nitrique (6.2) à 400 ml d'eau, mélanger et diluer dans un volume de 1 l.
6.4 Acide chlorhydrique, w(HCl) = 37 %; ~ 1,18 g/ml.
Le même lot d'acide chlorhydrique doit être utilisé pour l'ensemble du mode opératoire.
6.5 Acide chlorhydrique (1+1).
Ajouter 500 ml d'acide chlorhydrique (6.4) à 400 ml d'eau (6.1), mélanger et diluer dans un volume de 1 l.
D'autres réactifs utilisés pour la dissolution ou l'extraction d'échantillons de sol sont décrits dans les normes
appropriées.
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6.6 Préparation des solutions mères et des solutions étalons constituées d'éléments individuels.
Il existe deux sources de solutions mères:
⎯ les solutions mères disponibles dans le commerce;
⎯ les solutions mères préparées en laboratoire à partir d'éléments purs, ou de sels ou d'oxydes définis de
manière stœchiométrique. Les concentrations des solutions à un seul élément sont de 1 000 mg/l.
NOTE Les solutions mères disponibles dans le commerce présentent l'avantage de ne pas imposer à l'utilisateur de
manipulation directe des métaux toxiques, notamment le thallium. Une attention toute particulière doit toutefois être
accordée au fait que ces solutions comportent des éléments certifiés provenant d'une source fiable et sont vérifiées de
manière régulière.
6.7 Solutions étalons intermédiaires.
Des solutions étalons intermédiaires peuvent être préparées pour chaque analyte individuel, ou pour des
solutions étalons multiéléments, par dilution des solutions mères. Il convient de stabiliser ces solutions en
ajoutant 10 ml d'acide nitrique (6.3) à 100 ml de solution. Il convient d'éliminer les solutions intermédiaires,
dont la stabilité est très limitée, au bout de trois mois selon la concentration de chaque solution.
6.8 Solutions étalons multiéléments.
Si plusieurs éléments sont à déterminer dans chaque échantillon, il peut être plus pratique de préparer des
solutions étalons multiéléments.
Les solutions étalons multiéléments proposées sont les suivantes:
⎯ Solution étalon multiéléments 1:
Al, B, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Pb, Li, Mn, Mo, Ni, V, Bi, Sr, Zn, Zr et 10 ml d'acide nitrique (6.3) dans
100 ml.
⎯ Solution étalon multiéléments 2:
As, Se, Sb, Sn et Tl avec 5 ml d'acide nitrique (6.3) et 40 ml d'acide chlorhydrique (6.5) dans 100 ml.
⎯ Solution étalon multiéléments 3:
Ca, Mg, Na, K, Ba, Ti et 10 ml d'acide nitrique (6.3) dans 100 ml.
Il convient d'utiliser l'adaptation de la matrice en cas d'observation de concentrations élevées d'éléments
co-extraits tels que Al, Ca, Fe, Mg, Na ou K. La stabilité de la solution d'étalonnage peut être vérifiée par une
comparaison régulière de cette dernière avec des solutions nouvellement préparées.
Il convient d'accorder une attention toute particulière à la préparation des solutions étalons multiéléments afin
de s'assurer de la compatibilité des éléments et de leur stabilité réciproque. D'autres combinaisons d'éléments
sont également possibles et dépendent du travail d'analyse. Il convient d'utiliser uniquement des produits
chimiques purs afin d'éviter toute contamination croisée. Il convient de stocker les solutions diluées dans des
bouteilles propres en PFA, en tétrafluoroéthylène-hexafluoropropylène, HDPE ou PP. Pour des
concentrations inférieures à 1 mg/l, la stabilité est limitée et doit faire l'objet d'une vérification.
6.9 Solution composée d'éléments de référence.
Sc, Y ou Lu est couramment utilisé comme élément de référence (étalon interne). Il convient d'utiliser une
concentration de 5 mg/l dans une solution d'acide nitrique (6.3). Il convient d'ajouter cette concentration aux
solutions d'essai à blanc, aux solutions d'étalonnage, aux solutions de contrôle de la qualité et aux solutions
pour essai.
7 Instrumentation
Le spectromètre d'émission atomique avec plasma induit par haute fréquence comprend un dispositif
d'introduction de l'échantillon, le plasma (comme source d'excitation), un système optique, un détecteur et un
ordinateur. Le dispositif d'introduction de l'échantillon est généralement constitué d'une pompe avec tube
rotatif destinée à transporter l'échantillon dans le nébuliseur, du nébuliseur proprement dit et d'une chambre
de vaporisation. Les nébuliseurs les plus courants sont les suivants: le nébuliseur concentrique [par exemple
2) 3)
Meinhardt ], le nébuliseur à débit transversal, le nébuliseur à rainure en V [Babington ] avec dispositifs
d'auto-aspiration dans le cas des deux premiers nébuliseurs, une pompe étant toutefois généralement utilisée
pour faciliter le transport de l'échantillon. Ces nébuliseurs sont en verre, en quartz ou en plastique.
De nombreux types de chambres de nébulisation sont également utilisés dans les systèmes du commerce. Le
type de chambre le plus courant, outre celui constitué par la bille à impact et la chambre cyclonique, est la
4)
chambre de nébulisation de Scott dont les tubes biconcentriques séparent les gouttelettes les plus grosses
des fines gouttelettes de l'aérosol, qui est introduit dans la torche à plasma.
5)
La torche est composée de trois tubes concentriques [type Fassel ]. Le quartz est le matériau le plus
couramment utilisé. Le tube d'introduction de l'échantillon ou le tube d'injection peut être constitué d'un
matériau résistant aux acides HF, par exemple de l'oxyde d'aluminium ou du platine. Le débit du gaz plasma
et le débit du gaz auxiliaire, qui dépendent du type de construction, est compris entre 10 l/min et 20 l/min
et 0 l/min et 3 l/min, respectivement.
Une bobine refroidie par l'eau, constituée de deux à cinq enroulements, est placée autour de la torche, au
niveau de son extrémité, un courant alternatif élevé circulant dans ladite bobine afin d'exciter le plasma. La
fréquence utilisée par les fabricants varie entre environ 27 MHz et 56 MHz, avec une puissance comprise
entre 600 W et 2 000 W.
L'émission du plasma peut être observée du côté (observation radiale) ou à partir de l'axe symétrique central
de la torche (observation axiale). Les instruments à observation axiale fournissent, pour de nombreux
éléments, des limites de détection inférieures (jusqu'à un facteur de 10, les interférences pouvant toutefois
être plus importantes).
Les raies spectrales sont mesurées et enregistrées de manière séquentielle ou simultanée. Des réseaux
polychromatiques classiques ainsi que des dispositifs assistés par ordinateur sont utilisés.
NOTE 1 L'enregistrement informatisé des intensités lumineuses par plusieurs raies d'émission d'éléments est converti
en concentrations au moyen de progiciels appropriés proposés par les fabricants d'instruments.
NOTE 2 Des informations détaillées relatives aux différents types d'instruments figurent dans les Références [9], [10],
[11].
2) Meinhardt est un exemple de produit approprié disponible sur le marché. Cette information est donnée à l'intention
des utilisateurs de la présente Norme internationale et ne signifie nullement que l'ISO approuve ou recommande l'emploi
exclusif du produit ainsi désigné.
3) Babington est un exemple de produit approprié disponible sur le marché. Cette information est donnée à l'intention
des utilisateurs de la présente Norme internationale et ne signifie nullement que l'ISO approuve ou recommande l'emploi
exclusif du produit ainsi désigné.
4) Scott est un exemple de produit approprié disponible sur le marché. Cette information est donnée à l'intention des
utilisateurs de la présente Norme internationale et ne signifie nullement que l'ISO approuve ou recommande l'emploi
exclusif du produit ainsi désigné.
5) Fassel est un exemple de produit approprié disponible sur le marché. Cette information est donnée à l'intention des
utilisateurs de la présente Norme internationale et ne signifie nullement que l'ISO approuve ou recommande l'emploi
exclusif du produit ainsi désigné.
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8 Mode opératoire
8.1 Nettoyage de la verrerie
Tous les instruments en verre utilisés pour le dosage des concentrations en éléments traces doivent être
nettoyés avec le plus grand soin avant leur utilisation, par exemple par immersion, dans une solution d'acide
nitrique aqueuse à 5 % (fraction volumique) pendant au minimum 6 h, suivie d'un rinçage à l'eau (6.1) avant
utilisation. L'acide nitrique doit être remplacé chaque semaine.
8.2 Paramètres relatifs aux performances de l'instrument
Aucune instruction détaillée relative au fonctionnement de l'instrument spécifique ne peut être donnée en
raison des différences existant entre les divers modèles d'instruments. Il convient de suivre l'instruction du
fabricant concernant le temps d'attente relatif à la stabilité de l'instrument, les débits de gaz, les conditions de
fonctionnement du plasma, les conditions d'utilisation du nébuliseur, la vitesse d'absorption de l'échantillon,
etc.
Il convient d'évaluer les paramètres de performance suivants avec des concentrations matricielles types:
⎯ choix de la longueur d'onde appropriée de l'analyte;
⎯ gamme de travail et linéarité;
⎯ stabilité à long et à court termes, écart-type relatif (RSD) des mesurages;
⎯ limite de détection de la méthode pour chaque analyte et de chaque type d'échantillon (MDL);
⎯ vérification des corrections inter-éléments;
⎯ vérification des programmes de correction des interférences spectrales;
⎯ temps de rinçage entre les échantillons et les étalons;
⎯ concentration équivalente au bruit de fond (BEC).
Il convient, avec des solutions de contrôle de la qualité appropriées, de vérifier les performances des
équipements de mesure avant de mesurer les échantillons pour essai (adaptation).
8.3 Optimisation des instruments
Il convient de suivre les instructions du fabricant relatives aux conditions de fonctionnement afin d'évaluer le
rapport maximal signal-bruit de fond des éléments les moins sensibles tels que As, Se, Pb et Tl. Il convient de
stabiliser et de réguler tous les débits de gaz, par exemple au moyen de régulateurs de débit.
8.4 Alignement du spectromètre
8.4.1 Généralités
Régler l'instrument selon les instructions du fabricant et enflammer le plasma. Vérifier que la configuration et
les critères de performance de l'instrument satisfont aux exigences de sécurité et de l'analyse (par exemple
conditions d'essai en laboratoire, puissance, exigences relatives à l'épuisement). Le plasma doit pouvoir
atteindre une certaine stabilité thermique avant de commencer le mesurage (habituellement un temps de
stabilisation égal à au moins 30 min avant l'étalonnage).
8.4.2 Développement d'une méthode logicielle, choix de la longueur d'onde
Développer une méthode suivant les instructions fournies par le fabricant de l'instrument. Sélectionner les
raies spectrales sur la base des informations (limites de détection, interférences spectrales) fournies dans la
littérature (par exemple tables de raies d'émission), dans la bibliothèque informatique du spectromètre et dans
la présente Norme internationale (Tableau 1 et Tableaux B.1 à B.3).
NOTE Les informations fournies sont destinées à servir de guide d'indication des interférences éventuelles. D'autres
instruments avec une résolution spectrale différente peuvent présenter des interférences différentes.
L'utilisation d'une matrice inconnue impose de vérifier les longueurs d'ondes de chaque élément à mesurer
afin de déterminer les interférences éventuelles, et ce, en étudiant la zone voisine de la raie de mesure. Si
des interférences spectrales (recouvrement partiel des raies, coïncidence des raies) se produisent, le
mesurage doit être réalisé avec une autre longueur d'onde. Si cela n'est pas possible, il convient de corriger
l'interférence par des modes opératoires de correction mathématiques (par exemple technique de correction
inter-éléments, ajustement spectral multicomposés).
La correction du bruit de fond se révèle nécessaire pour le dosage des éléments traces par spectrométrie
ICP-AES. Le bruit de fond doit être mesuré de manière contiguë aux raies d'émission de l'analyte sur
...