電感耦合等離子體質譜法同時測定礦泉水中痕量溴和碘

沈璐佳 董亞紅

（1浙江省地質礦產研究所，杭州310007；2浙江省地質調查院，杭州311203）

1 引言

礦泉水是在地層深部循環形成的，選擇合適的礦泉水飲用，可以起到補充礦物質特別是微量元素的作用。其中溴化物、碘化物是國家標準中礦物質及限定指標規定的9項界限指標之一（碘化物≥0.2mg／L，溴化物≥1.0mg／L），溴、碘兩者與人體健康密切相關。溴酸鹽在國際上被認定是2B級的潛在致癌物，它是天然礦泉水在消毒過程中與水中的溴化物產生的副產品；碘是人體不可缺少的元素，具有治療甲狀腺腫及各種心臟疾病之功效，人體缺乏碘則導致甲狀腺腫大、發育停滯、癡呆等癥狀，但日常攝入碘過多也會引起甲亢。另外礦泉水中的碘比食鹽中的碘含量穩定。因此，無論是對含碘礦泉水的開發與勘測還是對礦泉水中溴的檢測都具有非常重要的實際意義。

現行的測定方法采用的是國家標準方法——飲用天然礦泉水檢驗方法，碘以催化還原分光光度法為主［1］，溴以酚紅分光光度法為主［2］，其方法流程長，引入的試劑種類繁多，檢出限較高，已經不能滿足現在的檢驗要求。電感耦合等離子體質譜法（ICP－MS）作為微量元素檢測手段，具有較低檢出限、較寬的動態線性范圍、干擾少、分析速度快、多種元素可同時測定等優點［3－5］。研究中比較了不同酸堿度條件下溴、碘信號強度的差別。選擇測定溴、碘的最佳條件后，檢測了5份不同礦泉水水樣中溴、碘含量，進行加標回收實驗。建立了電感耦合等離子體質譜法同時測定礦泉水樣中微量溴、碘的檢測方法。

2 實驗部分

2.1 儀器和試劑

X－Ⅱ電感耦合等離子體質譜儀（Thermo Fisher公司），儀器工作參數見表1。

表1 電感耦合等離子體質譜儀工作參數Table 1 Working parameters of the ICP－MS

碘化鉀（優級純）、溴化鉀（優級純）、氫氧化鈉（優級純）、硝酸（優級純）、鹽酸（優級純）、氨水（優級純）、二次去離子水。

溴標準儲備溶液（0.10mg／mL）：稱取0.1489g干燥過的溴化鉀，加水溶解后移入1000mL棕色容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

碘標準儲備溶液（0.10mg／mL）：稱取0.1308g干燥過的碘化鉀，加水溶解后移入1000mL棕色容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

溴、碘混合標準溶液（1000μg／L）：分別準確移取10mL溴、碘標準儲備溶液于1000mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。

由溴、碘混合標準溶液（1000μg／L）配制成系列標準工作溶液5，10，20，50，100，200μg／L。

2.2 水樣的采集與儲存

選擇在礦泉水水源地采集水樣，避免在靜滯或急流的水中采集，采集點要靠近主泉口或集中冒泡處，采集一定深度的水樣，先用所采水樣將采集的容器以及蓋子清洗3～5遍，根據保存方法的不同加入不同的保護劑（表2），密封，冷藏保存，儲存時間不超過10d。

表2 水樣保存方法Table 2 Water sample storage methods

3 結果與討論

3.1 介質的影響

對表2中5種不同介質水樣分別測量信號強度如圖1、2所示。

圖1 溴信號強度圖Figure 1. Effect of PH value on signal intensity for bromine.

從圖1可知溴在氨水（1%）介質中信號強度最大，實驗過程中信號也相對穩定。

從圖2可知碘在硝酸介質下，信號強度最大，但是在實驗過程中顯示出信號不穩定，且存在嚴重的記憶效應，在中性和堿性介質下信號相對穩定。

3.2 溴、碘的記憶效應

對溴、碘的混合標準溶液（1000μg／L）進行測定，再用去離子水和稀氨水連續清洗12次，清洗次數與各元素信號強度的關系見圖3、4。

圖2 碘信號強度圖Figure 2. Effect of pH value on signal intensity for iodine.

圖3 不同溶液對溴清洗效果Figure 3. Effect of the cleaning reagent on bromine cleaning efficiency.

圖4 不同溶液對碘清洗效果Figure 4. Effect of the cleaning reagent on iodine cleaning efficiency.

由圖3、4可知稀氨水的清洗效果優于去離子水的清洗效果。由于不同酸堿介質對溴、碘的影響和消除記憶效應的程度不同，實驗均以氨水（1%）作為介質進行檢測。

3.3 方法檢出限

重復測定溴、碘兩種元素空白溶液12次，以3倍信噪比計算出溴、碘的檢出限分別為0.630，0.112μg／L。

3.4 方法的精密度

重復測定溴、碘兩種元素的混合標準溶液12

次，計算出平均值和相對標準偏差（見表3）。

表3 方法精密度（n＝12）Table 3 Precision of the method

由上述數據可以得出ICP－MS對礦泉水中溴、碘的測定具有檢出限低、精密度較高的特點，完全可以滿足礦泉水中溴、碘測定的要求。

3.5 樣品加標回收實驗

取5份不同的礦泉水水樣各50mL，每份水樣中加入10mL的溴、碘混合標準溶液（10μg／L）于100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。測定水中溴、碘含量，計算加標回收率，結果見表4。

表4 樣品加標回收試驗Table 4 Results of the standard addition recovery tests ／（μg·L－1）

由表4可以得出礦泉水中溴、碘的加標回收率為96%～107%，回收率較高。

3.6 標準物質測定

用ICP－MS法對溴標準物質BW3063、碘標準物質 GSB05－1137－1999，進行測定，結果見表5。

表5 溴、碘標準物質分析結果Table 5 Testing results for the bromine and iodine standard substances ／（μg·L－1）

由表5數據可以得出，實際的測定值與標準值間相對標準偏差較小，說明ICP－MS法測定礦泉水中的溴、碘準確度高。

4 結論

通過實驗得出在氨水（1%）介質條件下，采用電感耦合等離子體質譜法同時測定礦泉水中痕量溴，碘。具有檢出限低、準確度高、精密度好等優點。并且在氨水（1%）介質條件的測試過程中能很好地降低記憶效應和信號的波動，由此說明采用電感耦合等離子體質譜法測定礦泉水中痕量溴、碘的方法簡便、準確、可行。

［1］張慧芳，郭探，李權，等.雙波長分光光度法同時測定溶液中的硝酸根和碘離子［J］.中國無機分析化學，2011，1（4）：24－28.

［2］劉貞，崔艷，胡志軍，等.紫外分光光度法檢測水中微量溴酸鹽的含量［J］.中國無機分析化學，2012，2（2）：14－16.

［3］馮先進，屈太原.電感耦合等離子體質譜法（ICP－MS）最新應用進展［J］.中國無機分析化學，2011，1（1）：46－52.

［4］趙志飛，儲溱，方金東.電感耦合等離子體質譜法測定湖泊水中痕量溴、碘［J］.資源環境與工程，2009，23（3）：324－326.

［5］徐先順，張新榮，彭玉秀.電感耦合等離子體質譜在水質分析中的應用［J］.中國衛生檢驗雜志，2006，16（6）：763－766.