水族用ICP與一般測試劑之結果比較

jeremie

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原文連結: HOBBY GRADE TEST KITS CAN OUTPERFORM ICP MEASUREMENTS…REALLY??

相信很多人都會下意識地認為ICP測出的結果會比常規測試劑準,但實際上真的總是如此嗎? 以下分享這篇由Dan_P, taricha, 和Rick Mathew 三位玩家所進行的實驗便是希望能釐清這個問題。


實驗方法

他們選擇了鈣、銅、碘、鐵、鎂、磷、鉀、矽八種元素來測試,並比較了三個人分別的手測結果與五家水族ICP廠商(Triton ICP-OES, ATI-ICP-OES, Fauna Marin ICP-OES, ICP Analysis ICP-MS, Oceamo ICP-MS) 的測試結果。

實驗用的水樣為35ppt的新泡紅海海水素,接著他們將水樣分裝成兩個樣本,一個是原始海水; 另一個是將各元素都額外補充提升的海水,提升幅度如圖一。

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖一. 各元素之提升比例,由上到下分別為鈣、銅、碘、鐵、鎂、磷、鉀、矽

接著他們便將有提升以及沒有提升的水樣都送ICP以及交由三個人分別測試,其中手測的部份也有將水樣都留一些放置一星期在測來觀察儲存是否會有影響。而結果的呈現則是以該測是能檢測出多少比例的提升量來衡量其可靠性。舉例來說他們把鎂提升了100ppm,而在測試中可以測出提升組高了90ppm,這樣結果就會標為90%。


實驗結果

1. 測試劑測試結果之間的比較

圖二可見在這次實驗中所選用的市售測試劑,而圖三四五則是三位測試者各別用這些測試劑將樣本作三重複測試後的統計分析(包含儲存一周前以及儲存一周後)。其中STDEV代表重複測試的標準差; margin of error代表該測試的誤差範圍; 而test relative accuracy則是該測試可以抓到多少比例的提升濃度。結果中可以看到多數元素的重複測試以及儲存測試的變異性並不高,不過在第二位以及第三位測試者中磷和鐵有較高的變異性以及因儲存產生的結果變化。

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖二. 實驗選用的市售測試劑。(碘為使用紅海碘測試劑搭配Hanna HI-707比色)

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖三. 第一位測試者的測試結果統計分析

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖四. 第二位測試者的測試結果統計分析

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖四. 第三位測試者的測試結果統計分析


2. 測試劑結果與ICP結果的比較

圖五到圖十二為八種元素比較手測平均與ICP結果之長條圖。其比例表現上越接近紅色線即代表該測試測出的數據差異越接近預期值,而長條上的黑色線段則是以該組數據標準差計算的誤差區間。

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖五. 鈣測試結果比較

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖六. 銅測試結果比較

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖七. 碘測試結果比較

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖八. 鐵測試結果比較

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖九. 鎂測試結果比較

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖十. 磷測試結果比較

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖十一. 鉀測試結果比較

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖十二. 矽測試結果比較



分析與討論

1. 許多市售測試劑的結果優於ICP

圖十三中可以看到除了鈣、鉀、以及矽各別的其中一位測試者結果外,其餘的元素都是測試劑與ICP表現差不多或更好。

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖十三. 八種元素之測試劑與ICP結果比較,其中紅色負字記號代表ICP表現較好,綠色正字則是測試劑表現與ICP差不多或測試劑較好


2. 儲存會影響磷和鐵

這個狀況其實他們先前就有做過實驗驗證過了,而這次的同樣也發現在兩位測試者的樣本中,磷和鐵兩元素會隨時間過去減少。(可參考這篇: SAMPLE STORAGE AND ITS IMPACT ON MEASUREMENT RESULTS PART 3 )


3. ICP不太擅長測鎂

圖十四中可以看到大多數ICP結果其實不是很能區分被提升的鎂含量,甚至在Triton結果中完全看不出有沒有提升; 反觀市售測試劑的結果皆可以穩定的區分有提升和沒提升鎂的海水。

水族用ICP的結果不見得比一般測試劑可靠

圖十四. 測試劑鎂以及ICP測鎂的結果比較,藍點是原海水,紅點是提升100ppm後的海水



總結

1. 沒有哪種測試手段或廠牌一定比較準,因為實務上人為操作因素以及環境因子都可能會有很大的影響(包括ICP)。

2. 許多市售測試劑在良好的操作習慣下也足以提供玩家相當可靠的數據了。

3. 若要因應測試結果做出行動,可以先確認一下使用的測試手段是否足以辨識出你想做出的改變。舉例來說你測到某元素是0ppm而想要補充至5ppm,但你用的測試手段根本分不太出0和5的區別,這時可能就不太適合用這個結果來當作判斷基準了。
 
定期ICP的好處在於觀察那些平常沒辦法量測的元素
可以利用icp定期追蹤自己的操作對這些微量元素的影響

而對那些平常有量測的元素來說就是多一次對照的機會,看是不是和自己認知的level有區別.

儀器沒有絕對,常量測的元素我也有好幾個都有超過一種測試方式(ex. Trident/ Hanna or Hanna/salifret)。
在覺得有疑慮的時候對照著看結果。
(有在認真測試的人應該懂~🤣,或是菜鳥的煩惱?)

附上之前實測與icp對照的文
https://www.ph84.idv.tw/forum/threads/372811/post-3839862
 
我就是那個認為icp會測得比較準的人耶!
原來一般測試劑的鎂可以測得比icp準呀~
那一般測試劑的錢花得挺值得的嘛!
如果我自己沒有手殘測錯的話🥴
 
我就是那個認為icp會測得比較準的人耶!
原來一般測試劑的鎂可以測得比icp準呀~
那一般測試劑的錢花得挺值得的嘛!
如果我自己沒有手殘測錯的話🥴
看文章不要一刀切~~
實際上你把同一個水樣,送五家不同的ICP出來也不會完全一模一樣~~
那ICP要不要送,我覺得肯花錢送ICP的人,已經不是用一般試劑的檔次的人了~~
其想要看想要注意的環節不會是鈣鎂KH波動度多少要來調整滴定機的程度

上面的試驗也有提到,三位測試者各別用這些測試劑將樣本作三重複測試後的統計分析,那你會用你的盒裝測試劑測三次捉平均值嗎?,我想也不會,所以精度就不可對比,所有的測量都會因為人為操作而產生測量偏差,使用什麼工具
操作的手法,比如你用完,你的瓶子是用什麼水去洗,瓶內的殘留都會影響,人人都有去離子水嗎??我想也沒有....

所以多看多聽多比較,選擇適合自己預算的產品來養海缸比較輕鬆,
偶而捉不到問題點,送ICP也是一個選項,至少我就看過一些實例是ICP捉到毛病的~~
 
我認為這類型的測試結果也可以用來檢視不同測試方法擅長的測量項目,因此玩家就可以自己判斷要不要針對該結果做出任何調整。
比方說像鐵這類ppb級別的元素在ICP測試中似乎很難有可靠且穩定的結果,所以如果看到過高或過低的警告或許也不用太緊張;反之像是矽可能就會比較適合用來當作調整操作的依據。
而若是希望能透過ICP抓問題的話,我也聽過很多玩家的做法是在缸子狀況好時先送檢一下,這樣出狀況時再檢測就比較能找出到底哪些數據可能真的有改變、哪些只是背景雜音了。

另外這篇他們的測試三重複統計分析中也是有提供標準差和誤差值,因此如果是擔心重複測試之間會不會差很多的話也可以去看看有興趣的各別項目。比方說鎂的標準誤差在這次三個人用Salifert的三重複測試中都大約在1%左右,代表再次進行測試的結果高概率會落在平均值的±1%附近。
 
我認為這類型的測試結果也可以用來檢視不同測試方法擅長的測量項目,因此玩家就可以自己判斷要不要針對該結果做出任何調整。
比方說像鐵這類ppb級別的元素在ICP測試中似乎很難有可靠且穩定的結果,所以如果看到過高或過低的警告或許也不用太緊張;反之像是矽可能就會比較適合用來當作調整操作的依據。
而若是希望能透過ICP抓問題的話,我也聽過很多玩家的做法是在缸子狀況好時先送檢一下,這樣出狀況時再檢測就比較能找出到底哪些數據可能真的有改變、哪些只是背景雜音了。

另外這篇他們的測試三重複統計分析中也是有提供標準差和誤差值,因此如果是擔心重複測試之間會不會差很多的話也可以去看看有興趣的各別項目。比方說鎂的標準誤差在這次三個人用Salifert的三重複測試中都大約在1%左右,代表再次進行測試的結果高概率會落在平均值的±1%附近。
不得不說Salifert 很吃操作.(蛋機也是~但好一點點~)
大哥這邊提到Mg測試誤差在+/-1%. 但我自己的實操大概會重複測試相同水樣會差30-60(兩個salifert 區間, 一個區間30)
換算Mg大約都落在1300-1400的level的話, 這個誤差就高達2-5%了. (每次測試間的誤差)

這種看變色的, 都好難啊....多滴一滴少滴一滴就差一個區間了~
測K的時候也是蠻苦手的. (沒完全變色下一滴變色還得自己用區間/2的方式) 哈哈

所以還是一句~勤勞量測還是蠻重要的.
畢竟這些元素重點是看他們震盪往上還是往下. 一段時間都震盪往上或往下的話就得調整滴定.
若每次測試看到變化都調整反而會看不到趨勢.(多了調整的變因)

這樣可以穩定原素的同時又可以了解目前珊瑚成長的狀況如何.(or 缸子消耗元素的狀況)
 
不得不說Salifert 很吃操作.(蛋機也是~但好一點點~)
大哥這邊提到Mg測試誤差在+/-1%. 但我自己的實操大概會重複測試相同水樣會差30-60(兩個salifert 區間, 一個區間30)
換算Mg大約都落在1300-1400的level的話, 這個誤差就高達2-5%了. (每次測試間的誤差)

這種看變色的, 都好難啊....多滴一滴少滴一滴就差一個區間了~
測K的時候也是蠻苦手的. (沒完全變色下一滴變色還得自己用區間/2的方式) 哈哈

所以還是一句~勤勞量測還是蠻重要的.
畢竟這些元素重點是看他們震盪往上還是往下. 一段時間都震盪往上或往下的話就得調整滴定.
若每次測試看到變化都調整反而會看不到趨勢.(多了調整的變因)

這樣可以穩定原素的同時又可以了解目前珊瑚成長的狀況如何.(or 缸子消耗元素的狀況)
然後我還聽說一個很恐怖的故事,
那就是缸子有消耗,
但是珊瑚沒有成長,
結果就被騙了,以為是我的珊瑚在吃元素,
所以就根據消耗加了滴定,然後就全部去餵了那個謎一般躲在缸子裡偷東西吃的藏鏡人,比如怪藻或怪菌,
然後怪藻或怪菌就被餵成大軍,某一天突然起來造反,把水質弄得亂七八糟,
珊瑚就全都倒缸死掉了😱

聽完以後我覺得很可怕,
海裡果然有很多怪東西😰
 
不得不說Salifert 很吃操作.(蛋機也是~但好一點點~)
大哥這邊提到Mg測試誤差在+/-1%. 但我自己的實操大概會重複測試相同水樣會差30-60(兩個salifert 區間, 一個區間30)
換算Mg大約都落在1300-1400的level的話, 這個誤差就高達2-5%了. (每次測試間的誤差)

這種看變色的, 都好難啊....多滴一滴少滴一滴就差一個區間了~
測K的時候也是蠻苦手的. (沒完全變色下一滴變色還得自己用區間/2的方式) 哈哈

所以還是一句~勤勞量測還是蠻重要的.
畢竟這些元素重點是看他們震盪往上還是往下. 一段時間都震盪往上或往下的話就得調整滴定.
若每次測試看到變化都調整反而會看不到趨勢.(多了調整的變因)

這樣可以穩定原素的同時又可以了解目前珊瑚成長的狀況如何.(or 缸子消耗元素的狀況)
我自己salifert鎂的重複測試結果通常不太會差到兩個區間。
不過肉眼辨色確實是除了操作習慣外一項容易影響測試結果的變因,畢竟光是每個人的先天變色能力就可能有很大的差異了。而直接顯示數字的比色儀在這個問題上的確是有其優勢。

然後我還聽說一個很恐怖的故事,
那就是缸子有消耗,
但是珊瑚沒有成長,
結果就被騙了,以為是我的珊瑚在吃元素,
所以就根據消耗加了滴定,然後就全部去餵了那個謎一般躲在缸子裡偷東西吃的藏鏡人,比如怪藻或怪菌,
然後怪藻或怪菌就被餵成大軍,某一天突然起來造反,把水質弄得亂七八糟,
珊瑚就全都倒缸死掉了😱

聽完以後我覺得很可怕,
海裡果然有很多怪東西😰
這種狀況應該比較會發生在餵食或是使用養分類型的添加劑,至於主要元素倒是還好。
不過一些少量或微量元素確實是有可能成為某些生物生長的限制因子,因此補充後就有可能使這些生物增生。
像我之前在玩鐵的時候雖然加到後來珊瑚也看不出什麼變化,但石蓴倒是長出了一堆。
 
我自己salifert鎂的重複測試結果通常不太會差到兩個區間。
不過肉眼辨色確實是除了操作習慣外一項容易影響測試結果的變因,畢竟光是每個人的先天變色能力就可能有很大的差異了。而直接顯示數字的比色儀在這個問題上的確是有其優勢。
我很常耶,也就差一兩滴的事情…
(Mg跟K是不用考驗辨色能力啦,N才要吧)
我是覺得每一滴的量就不太固定了其實
然後有時候顏色要變不變的
還得自己除二(也不知道這個看法對不對哈哈哈)
所以直接給個數字的至少是機器判讀是我現在比較prefer的,也避免自我懷疑重測的機率。
這種狀況應該比較會發生在餵食或是使用養分類型的添加劑,至於主要元素倒是還好。
不過一些少量或微量元素確實是有可能成為某些生物生長的限制因子,因此補充後就有可能使這些生物增生。
像我之前在玩鐵的時候雖然加到後來珊瑚也看不出什麼變化,但石蓴倒是長出了一堆。
 
我很常耶,也就差一兩滴的事情…
(Mg跟K是不用考驗辨色能力啦,N才要吧)
我是覺得每一滴的量就不太固定了其實
然後有時候顏色要變不變的
還得自己除二(也不知道這個看法對不對哈哈哈)
所以直接給個數字的至少是機器判讀是我現在比較prefer的,也避免自我懷疑重測的機率。
我確實聽過不少人反應測試劑的滴定終點顏色很難分辨到底到了沒,而我指的辨色能力也是在說這部分的辨認。

Salifert鎂測試劑的終點顏色雖然很淺,但對我來說還算是好認。至於判讀我都是接近終點時每加一滴都記下刻度,然後再以滴下去不會變色的那個刻度回推上一個做為讀值。
不過也有可能是因為幾年來我已經操作過百來次了所以辨認起來比較輕鬆。
 
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