電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）測定地下水中多種元素

賈亮亮

（河北省地礦局水文工程地質勘查院，石家莊050021）

電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）測定地下水中多種元素

賈亮亮

（河北省地礦局水文工程地質勘查院，石家莊050021）

應用電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）測定地下水中鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳元素的含量，使用分光光度法測定氟的含量，測定的相對標準偏差為0.7%～2.8%，加標回收率為92.1%～105.2%。結果表明，大部分地區地下水中鈉和氟化物的含量均偏高，常量與微量元素的組成含量差別不大。

ICP-OES；地下水；元素含量；分光光度法

0 引言

水是人類賴以生存的不可缺少的寶貴資源，作為水資源重要組成部分的地下水，由于與環境（自然地理、地質背景以及人類活動）長期互相作用的產物，化學成分比較復雜，快速準確測定水中金屬元素的含量，對水質評價有著及其重要的意義［1-4］。目前，文獻報道較多的是單一測定水中元素含量的方法，而對不同采樣時間和地點、水化學變化一并研究的報道較少［5-7］。現就海興縣經濟開發區地下水中的諸多元素進行測定并分析比較，檢測數據可為該區的水質情況提供參考。

1 實驗部分

1.1 樣品的采集

實驗所用水樣采自海興縣的蔡家莊、冀衡佰康、開發區I、山后村、孫良志莊、香料廠、新立莊和許良戶莊8個地點，采樣點見圖1。

圖1 海興縣經濟開發區取樣分布圖Figure 1 Sampling sites in Haixing county economic development zone.

1.2 儀器與試劑

Optima 7000DV電感耦合等離子體原子發射光譜儀（美國Perkin-Elmer公司）；紫外-可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）。

硝酸（優級純）；鹽酸（優級純）；

鈉、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、標 準 儲 備 溶 液（1mg/mL，購自于標準研究所）；氟標準溶液（0.01mg/mL）。

茜素磺酸鋯酸性溶液：稱取0.3g氯氧化鋯、0.07g茜素磺酸鈉各溶于50mL水中，兩溶液充分混勻后，放置澄清。另分別將101mL鹽酸加到300mL純水中和33.3mL硫酸邊攪拌邊緩慢加入到400mL純水中，冷卻后將兩酸合并，然后將混合酸倒入盛有茜素磺酸鋯溶液的容量瓶中，用水稀釋至1 000mL，搖勻，此溶液在約1h后由紅變黃即可使用。

實驗用水均為二次蒸餾水。

1.3 儀器工作條件

儀器的最佳工作條件RF功率：1 300W；等離子氣流量：13.0L/min；輔助氣流量：0.2L/min；霧化器流量：0.8L/min；試樣流速：1.5mL/min；讀取次數：3次；測量時間：1～5s。

1.4 實驗方法

對于上述地區的地下水，分出一部分水樣用酸調節酸度后，可以直接進行分析測定。將采集待分析的水樣用1mL硝酸處理0.5L水的方法進行處理。另外，較純凈的水樣，可以直接取樣測定；若樣品渾濁，需用0.45μm膜過濾，以免堵塞進樣系統。

1.5 樣品測定

鉀、鈉、鎂、鈣、鐵、錳元素含量采用ICP-AES法測定.

氟化物采用分光光度法測定。準確移取0.0，0.5，1.0，3.0，5.0，7.0，10.0mL氟標準溶液分別置于50mL比色管中，用超純水稀釋至50mL，另外取原水樣50mL置于50mL比色管中，再分別在各比色管中加入1.0mL茜素磺酸鋯酸性溶液，用超純水定容，搖勻。靜置1h后，在主波長425nm、次波長540nm下處，測定其吸光度，以吸光度對應的濃度作線性回歸求得氟的含量。

2 結果與討論

2.1 ICP-AES儀器條件的選擇

元素的譜線強度一般隨RF功率的增加而增強，但功率過大會帶來背景輻射的增強，信背比會變差，檢出限反而不能降低。綜合考慮各元素的光譜信背比，最終確定RF的功率為1 300W。而霧化氣流量的大小直接影響霧化器的提升量、霧滴粒徑、霧化效率、氣溶膠在通道中的停留時間，考慮到K，Na是易激發又易電離的元素，要使得氣溶膠在通道中停留時間較短，且霧化得更好，所以選擇霧化器流量在0.8L/min時對試樣進行測定。

2.2 物理化學性質

從野外所采取的水質樣品帶回實驗室，通過對原水樣進行分析，測得不同時間段的水樣基本的物理化學性質見表1。

通過分析表1中數據得知，各地區不同時間內采取的水質樣品，總硬度和溶解性總固體含量均變化不大。從總硬度分析來看，開發區I地下水中平均硬度達到533.6mg/L，屬于硬度水，其它地區總硬度均小于150mg/L，屬于軟水的水質類型；按照礦化度來分析水質類型，開發區I地下水屬于咸水，其它地區屬于微咸水。

2.3 樣品測定結果

在儀器最佳工作條件下，通過標準曲線法計算水樣中各元素的含量，結果見表2和表3。

表2，3分析結果得知，同一地區不同時間內地下水中各元素的含量變化不大，鈉和氟化物的含量普遍偏高。除了開發區I地下水中氟化物的含量小于1.0mg/L以外，其它地區象蔡家莊、新立莊、許良戶三地區的地下水中氟化物的含量均大于2.0mg/L，按照地下水質量標準（GB/T14848— 1993）屬于Ⅴ類水質。

表1 供試水樣的物理化學性質Table 1 Physical and chemical properties of groundwater determined in this experiment

表2 八月份水樣中各元素的含量Table 2 Contents of elements in the groundwater samples in August/（mg·L-1）

表3 十月份水樣中各元素的含量Table 3 Contents of elements in the groundwater samples in October/（mg·L-1）

為了進一步加強了解和掌握各地區地下水中各元素的分布，取不同地區樣品中各元素含量平均值的對數，做元素比例曲線圖，如圖2所示。

2.4 方法的精密度及檢出限

在測定每種元素時，分別以標準系列溶液中的某一濃度的溶液，連續平行測定9次，計算相對標準偏差（RSD），以空白溶液11次的平行測定計算檢出限（DL），結果見表4。由表4可知相對標準偏差為0.7%～2.8%，說明本方法有較高的精密度。

圖2 不同地區水樣中各元素比例曲線圖Figure 2 Proportion graphs of elements in the groundwater samples from different areas.

表4 精密度測定結果Table 4 Precision test of the method

2.5 準確度實驗

對樣品進行加標回收實驗，加標回收實驗的計算結果列于表5。由表5可知，加標回收率為92.1%～105.2%。

表5 加標回收實驗結果Table 5 Recovery test of the method

3 結論

研究結果表明，同一地區不同時間內地下水中各元素的含量變化不大，參照《生活飲用水衛生標準》和《地下水質量標準》，該地區范圍內地下水中的鈉和溶解性總固體的含量分別大于200mg/L和1 000mg/L，普遍偏高。這主要是由于該區東北與黃驊港毗鄰，鄰近渤海，受地理位置等因素影響，屬于鹽堿地區。

［1］樊穎果，徐國津.原子吸收光譜和原子發射光譜法測定酸雨中鉀、鈉、鈣、鎂方法比較［J］.中國無機分析化學（ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry），2013，3（2）：28-31.

［2］賈亮亮，尹紅云，張云肖，等.邯鄲地區地下水中金屬元素含量的分析［J］.河北地質（HebeiGeology），2013（1）：40-41.

［3］高云霞，陶溶溶.ICP-AES法同時測定水中二十種金屬元素［J］.工業水處理（IndustrialWaterTreatment），2005，25（7）：61-62.

［4］謝有亮，張迅，祝笛.ICP-OES法在測定降水中金屬離子的研究［J］.四川環境（SichuanEnvironment），2009，28（6）：33-37.

［5］賈亮亮，尹紅云，張敬濱.新樂工業新區土壤中多種元素的測定［J］.中國無機分析化學（ChineseJournalof InorganicAnalyticalChemistry），2013，3（1）：47-49.

［6］賈亮亮，孫建民，常丹，等.不同產地鮑魚中若干元素含量的分析［J］.微量元素與健康研究（StudiesofTrace ElementsandHealth），2009，26（3）：37-38.

［7］賈亮亮.鮑魚產地特征檢測方法的研究［D］.河北：河北大學，2010.

Determination of Multiple Elements in Groundwater by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry（ICP-AES）

JIA Liangliang
（TheInstituteofHydrologyandEngineeringGeologicalProspectingHebeiGeologicalMineral Bureau，Shijiazhuang，Hebei050021，China）

The contents of K，Na，Ca，Mg，Fe and Mn in groundwater samples were determined by ICPAES and the content of fluoride determined by spectrophotometric method.The results showed that the relative standard deviation（RSD）was 0.7%～2.8%with 92.1%～105.2%recovery.Compared with the contents of the above-mentioned elements in groundwater from different areas，the contents of Na and fluoride were higher than those of other elements in most groundwater samples.The composite contents of trace and macro elements showed little difference in groundwater.

ICP-AES；groundwater；content of elements；spectrophotometry

O657.31；TH744.11

A

2095-1035（2015）03-0051-04

2015-03-03

2015-04-14

賈亮亮，男，工程師，主要從事分析化學方面的研究。E-mail：jialiang0316＠163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.03.012