采用ICP—MS法同時測定飲用水中多種元素效果分析

齊黎黎

(黑龍江省水文局，哈爾濱 150001)

文章編號：1007-7596(2015)12-0085-03

采用ICP—MS法同時測定飲用水中多種元素效果分析

齊黎黎

(黑龍江省水文局，哈爾濱 150001)

電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)具有靈敏度高、動態線性范圍寬、分析精度高、分析速度快等優點，它可通過一次進樣同時測定飲用水中21種元素，在0μg /L～100mg/L范圍內線性良好，加標回收率在87%～110%。

電感耦合等離子體質譜(ICP—MS)；飲用水；重金屬；類金屬元素；測定

0 引 言

飲用水安全是近年來受到廣泛關注的食品安全問題之一，重金屬及類金屬元素是飲用水常見的污染物，也是飲用水質量重要的檢測指標。目前飲用水中重金屬及類金屬元素的檢測多用分光光度法、原子熒光光譜法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-AES)等[1-2]。但是這些方法一次只能分析單個元素，分析周期長且操作復雜，不能達到快速測定的目的。電感耦合等離子體質譜(以下簡稱ICP-MS)可進行多元素同時測定、具有靈敏度高、動態線性范圍寬、分析精密度高、分析速度快等優點，為飲用水中痕量重金屬及類金屬元素殘留檢測提供一種快速、便捷、靈敏的新方法[3]。文章采用ICP—MS，通過一次進樣同時測定飲用水中21種元素，取得了滿意的效果。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

iCAP Q系列 ICP-MS (Thermo Scientific)；超純水機(Fisher Scientific)；微波消解儀(CEM)；分析天平(ND001g)；20～100 mL、200～1000 mL微量移液器(Fisher Scientific)；50 mL、100 mL HPDE 瓶(NALGENE；Fisher Scientific)。

高純硝酸(Trace Metal Grade，Fisher Scientific)；元素標準溶液 (Inorgainic，Spex)。

內標溶液：用1%HNO3溶液稀釋得到20μg/L混合元素內標液(Sc、Rh、In、Bi)，通過三通在線加入內標。

1.2 樣品的預處理

對于濁度 <1NTU(美國ASTM的濁度單位)的水樣，加入硝酸酸化至pH<2；對于渾濁水樣需經過0.45 μm濾膜過濾，并酸化至pH< 2[4]，用ICP—MS直接進樣，外標法定量。

1.3 ICP—MS工作條件

采用Thermo Scientific iCAP Q系列ICP-MS進行所有測定。所用的進樣系統包括標準的Peltier冷卻石英漩流霧室、PFA同心霧化器和可拆卸石英矩管(2.5 mm內徑，石英中心管)，標準的鎳采樣錐和截取錐。儀器使用純氦氣作為碰撞氣體，以單一動能歧視(KED)碰撞池模式運行，既保證痕量有毒有害元素的準確定量，又同時可以分析高達100mg/L常量堿金屬。ICP-MS儀器參數如下表1。

表1 ICP—MS儀器的工作參數

2 結果與討論

2.1 干擾及消除的方法

ICP—MS的干擾分為質譜干擾和非質譜干擾。ICP -MS 的質譜干擾可分為雙電荷離子干擾、同質異位素重疊干擾、多原子和加合物離子重疊干擾，前兩種干擾通過選擇同位素和采用干擾校正方程可以消除和校正。多原子和加合物離子重疊干擾主要來自于等離子體、樣品本身及溶劑。許多多原子離子干擾是由形成的含H和O的多原子離子引起的，H和O由溶液中的水蒸氣解離產生。針對這樣的多原子離子干擾，通過儀器上設計的可降溫的霧化室減少進入等離子體中的水蒸氣的量，能大大減小這些干擾[5]。本實驗操作過程中通過 Piltier半導體保持霧化室的溫度為2.7 ℃，減少了質譜干擾的產生。

為了消除基體效應、接口效應和信號漂移，實驗選擇了Sc、Rh、In、Bi 元素為內標元素來校正基體效應和接口效應對測定結果的干擾。實驗結果表明，內標溶液能有效的調節因檢測時間延長所導致的信號漂移，對測定元素的基體干擾進行了有效補償。

2.2 標準曲線

以1%HNO3溶液將Na標準儲備液逐級稀釋為0、0.50、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0mg/L，將As、Cd、Cr、Pb、Se、Al、Fe、Mn、Cu、Zn、Sb、Ba、Be、B、Mo、Ni、Ag、Tl、U混合標準儲備液逐級稀釋為0、0.10、0.50、1.0、5.0、10.0、50、100、200 μg/L；以1%的HCl溶液將Hg標準儲備液逐級稀釋為0、0.10、0.50、1.0、2.0、5.0μg/L。在優化的儀器條件下采集空白及標準溶液系列，由儀器自動繪制標準曲線和確定線性相關系數。

2.3 校準性能

Na的含量在80 mg/L，而其它元素含量很低，很多<1 μg/L，元素含量落差達到106以上，23Na校準曲線見圖1。

圖1 23Na校準曲線

從圖1可以看出：ICP—MS具有很寬的線性范圍，即使標準曲線到了mg/L的級別，仍然有很好的線性擬合系數，可以滿足高含量樣品的測試。

以上2組校準曲線表明高質量數和低質量數的極端典型，都可以有很好的效果，證明了ICP—MS法具有很寬的線性范圍。

2.4 樣品測定結果

實驗選取了哇哈哈桶裝水、實驗室自來水作為測試樣品。樣品都是澄清透明，加入1%的硝酸酸化，直接上機測試。測定結果見表2。由表2可見，ICP-MS法可以一次性同時測定飲用水中21種重金屬及類金屬元素，加標回收率在87%～110%。

圖2 9Be、B11、202Hg、205Tl校準曲線

表2 樣品測定結果及加標回收率 g·L-1

2.3 結論

iCAP Q系列ICP—MS可以同時測定飲用水中21種重金屬及類金屬元素，在0 g/L～100 mg/L范圍內線性良好，加標回收率在87%～110%，可以滿足目前的生活飲用水衛生標準(國標GB5749—2006)中對于21種元素的測試要求。

[1]蔣曉鳳，趙一先.石墨爐原子吸收光譜法測定大氣降水中鎘鎳鉛[J].環境監測管理與技術,2008,20(06):47-48.

[2]袁敏，武建超，于勁松，等.水中重金屬檢測方法的研究進展[J].應用化工,2015,44(04):724-728.

[3]甘杰，許晶，羅岳平，等.ICP-MS法同時測定地表水中18種金屬元素[J].環境監測管理與技術,2010,22(05):36-38.

[4]吳梅賢，李獻華，劉穎，等.電感耦合等離子體質譜法測定水中痕量元素[J].理化檢驗—化學分冊,2007,43(05):391-393.

[5]K.E.賈維斯.尹明譯.電感耦合等離子體質譜手冊[M].北京:原子能出版社,1997:85-188.

Effect Analysis of Simultaneous Determination on Multiple Elements in Potable Water by CIP-MS method

QI Li-li

(Heilongjiang Provincial Hydrology Bureau，Harbin 150001,China)

Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) has the advantages of high sensibility，wide dynamic linear range and quick analysis velocity.21 elements in potable water may be determined simultaneously through one time sampling，the linear within the range between 0μg/L and 100mg/L is good and standard recovery rate is from 87% to 110%.

inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)；drinking water；heavy metal；metalloid element；determination

2015-07-14

齊黎黎(1984-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師。

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