電感耦合等離子體質譜儀測定水體中的23種元素

李 楊，葉建橋，廖 琪，沈成翠

（四川省達州市環境監測站，四川 達州 635000）

1 引言

目前，環境監測中常見測定重金屬的方法有分光光度法、石墨爐－火焰原子吸收法、原子熒光法、冷原子吸收法、電感耦合等離子體原子發射法等，對于測定不同樣品中少數元素而言，每種方法都有一定的優點，也存在著操作繁瑣、靈敏度低、不穩定、不能直接測定等缺點。隨著經濟的迅速發展，工業化生產的廢水給人們帶來的影響不容忽視，例如骨痛病（鎘污染）和水俁病（汞污染）就是由重金屬污染造成的。確保飲用水的安全是關系到民生的大事，滿足飲用水質的要求是環境監測中一項迫在眉睫的任務。電感耦合等離子體質譜儀具有超痕量分析、線性動態范圍寬、譜線簡單干擾少、分析精密度高、分析速度快、多元素同時快速分析、樣品引入和更換方便、可提供同位素信息、檢測模式靈活多樣等優點，廣泛應用于各個領域，能實時快速靈敏的檢測到水環境中的重金屬，是當今多元素測定領域中最先進和準確的分析測試手段之一[1～3]。

2 實驗部分

2.1 實驗儀器及試劑

微波消解儀（美國CEM），美國安捷倫公司7700e電感耦合等離子體質譜儀，進樣系統采用石英同心MircoMist霧化器，獨特的氦 （He）碰撞模式排除幾乎所有的多原子離子干擾、全新數字控制式射頻匹配的RF發生器和第三代八極桿碰撞／反應池系統 （ORS3）和四極桿質量分辨器，主要工作參數見表1。

表1 儀器主要工作參數

Be、V、Cr、Cu、Mn、Pb、Ag、Co、Ni、As、Se、Al、Zn、Mo、Cd、Sb、Ba、Tl、Th、U混合標準儲備溶液10μg／mL，標準儲備溶液Fe1000μg／mL（介質 HNO310mol／L，美國安捷倫公司）；標準儲備溶液B 1000μg／mL（濟南眾標科技有限公司）；標準儲備溶液Ti 100ug／mL（125Market St.New Haven，CT 06513.USA）。Sc、Ge、Bi、In、Rh混合內標儲備溶液100μg／mL（10%HNO3，美國安捷倫公司）。實驗用的各種常規試劑均為優級純，水為Milli－Q超純水（電阻率≥18.2MΩ·cm／25℃）

2.2 實驗方法

2.2.1 標準溶液的配制

用2.1中標準儲備溶液稀釋成一個混合標準溶液，B、Ti、Fe待測元素的含量分別為0、50、100、200、500、1000μg／L的標準系列，Be、V、Cr、Cu、Mn、Pb、Ag、Co、Ni、As、Se、Al、Zn、Mo、Cd、Sb、Ba、Tl、Th、U待測元素的含量分別為0、5、10、20、50、100μg／L的標準系列，均用5%硝酸作為稀釋液。

2.2.2 內標溶液的配制

用1.1中混合內標儲備溶液配制成一個混合內標溶液Sc、Ge、Bi、In、Rh稀釋成混合內標溶液1.0μg／mL。

2.2.3 樣品預處理

分析溶解態元素時，取一定體積的自然沉降30min上層非沉降部分均勻樣品，用0.45μm的濾膜過濾，加入5% 硝酸進行稀釋準備測定；分析元素的總量時，取一定體積的含懸浮物的廢水，加10mL濃硝酸進行微波消解，可反復消解直至溶液澄清，再加5%硝酸稀釋到原體積準備待測。

2.2.4 校準溶液的配制

用1.1中標準溶液配制成一個混合校準溶液，配制成低濃度5μg／L、中濃度150μg／L、高濃度100μg／L3個點。

2.2.5 空白溶液配置

空白溶液配置與樣品按同樣方法。

2.2.6 儀器測定

將上述標準溶液、樣品及空白溶液等，在儀器的最佳工作參數條件下，按儀器操作規程，進行標準曲線的繪制、空白及樣品測定。

3 結果與討論

3.1 質量數和內標

測定2.2.1標準系列和樣品時同時在線加入2.2.2中的混合內標溶液。各元素選取的質量數和內標如表2所示。

表2 各元素的質量數和內標

內標工作過程及原理[4，5]：任何情況下都可能存在基體抑制效應，校正曲線是根據分析信號與內標信號的比值繪制的，通過這種方法消除基體抑制效應。用樣品中分析元素的信號和內標的比值對樣品實現定量分析。

3.2 標準曲線和檢出限

測定3.2.1中的標準溶液，繪制各元素標準曲線，線性相關系數R和靈敏度見表3。可見，各元素標準曲線的線性相關性均在0.9999以上。其中，檢出限的計算方法為重復測定11次全程序空白溶液，取其標準偏差的3倍作為方法的檢出限。

表3 各元素標準曲線的參數

3.3 精密度和準確度

測定2.2.4中混合校準溶液低、中、高3個濃度點。每個樣品重復測定6次，計算其精密度及準確度，結果列于表4。各元素測定結果的準確度在3.6%～8.9%之間和精密度在6% 以下。

3.4 樣品加標回收

選取達州地表水、某工業廢水和生活廢水進行加標回收，加入待測元素40μg／L或50μg／L，各元素測定結果的回收率在80%～114.8%之間，相對標準偏差均在5%以下，見表5。

表4 各元素的準確度和精密度

表5 各元素的加標回收率和精密度

4 結語

我們采用電感耦合等離子體質譜儀對水體中的多種重金屬元素進行了測定，結果表明電感耦合等離子體質譜儀在對地表水、工業廢水、生活廢水中23種重金屬元素含量測定時具有操作簡便、線性范圍寬、分析速度快、檢出限低、精密度高、回收率好的優點，檢測結果也令人滿意。

[1]齊文啟，孫宗光，石金寶.環境監測實用技術[M].北京：中國環境科學出版社，2006.

[2]袁挺俠.電感耦合等離子體原子發射光譜法測定水中鋇、鈹、硼、釩、鈷、鈦、鉬7種微量元素[J].中國環境監測，2011，27（1）：32～34.

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

[4]王小如.電感耦合等離子體質譜應用實例[M].北京：化學工業出版社，2005.

[5]李 冰，楊紅霞.電感耦合等離子體質譜原理和應用[M].北京：地質出版社，2005.