ICP-MS用于測定特定地區(qū)飲用水中金屬元素總量

米曉瑜

(山西省大同市黃河供水有限責(zé)任公司，山西 大同 037000)

安全飲用水就如同干凈的空氣，對(duì)人們的日常生活甚至是對(duì)整個(gè)社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展，都有著非常重要的意義。但受自然因素、人類活動(dòng)等影響，使得飲用水的質(zhì)量很難得到有效保證[1]。近年來，隨著城市的快速推進(jìn)，飲用水的污染問題頻頻爆發(fā)。尤其是作為煤炭能源基地的大同，其飲用水重金屬污染問題非常嚴(yán)重[2]。當(dāng)大量的重金屬進(jìn)入到人體之后，堆積在循環(huán)系統(tǒng)和脂肪組織中，機(jī)體內(nèi)分泌系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)不斷遭到破壞，從而引發(fā)各種疾病，嚴(yán)重影響人們的身心健康[3]。因此，加強(qiáng)飲用水中金屬元素檢測具有非常重要的意義。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備和試劑

1.1.1 儀器設(shè)備

ICP-MS(美國Perkin-Elmer公司，XS eries-2)；注射器(英偉達(dá)科技有限公司，30 mL)；超純水機(jī)(Direct-Q，Direct-Q)；濾膜(針頭式，0.45 μm)；超聲波清洗器(KQ-700DE)；一次性藥用聚乙烯瓶(50 mL)；天平(METTER-TOLEDO GROUP，AB204-N)等。

1.1.2 試劑

實(shí)驗(yàn)用水均采用超純水機(jī)進(jìn)行制備；取濃HNO3(德國默克)，運(yùn)用超純水將其稀釋為5%稀HNO3溶液與1%稀HNO3溶液備用，另自中國計(jì)量科學(xué)研究院購入33種元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，并運(yùn)用1%硝酸溶液進(jìn)行稀釋處理，配備混合標(biāo)準(zhǔn)溶液與空白標(biāo)準(zhǔn)溶液；ICP-MS凋諧液(agilent，1 μg/L)；內(nèi)標(biāo)元素混合溶液(含有Sc、Ge、In、Y、Lu、Bi，100 μg/mL)。

1.2 樣品采集

自大同各地區(qū)，共收集48個(gè)飲用水樣品。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

采集到的水樣標(biāo)本均儲(chǔ)存在1 L帶蓋聚乙烯瓶內(nèi)，貼上標(biāo)簽后送入實(shí)驗(yàn)室。取30 mL注射器，經(jīng)由0.45 μm針頭式濾膜實(shí)施過濾處理之后，將其轉(zhuǎn)移到50 mL的一次性藥用聚乙烯瓶內(nèi)。取濃硝酸實(shí)施酸化處理，充分混合后，將pH值調(diào)控到2以內(nèi)，放置在4 ℃的環(huán)境下保存?zhèn)溆谩ＪＳ鄻悠穭t冷藏處理。

1.3.2 ICP-MS工作參數(shù)

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢查之前，對(duì)儀器狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)已經(jīng)構(gòu)建的分析方法進(jìn)行調(diào)用。儀器的工作參數(shù)設(shè)置，見第57頁表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 飲用水中金屬元素總量分布

通過對(duì)大同市飲用水進(jìn)行測定，共發(fā)現(xiàn)16種金屬，其中排名前五的金屬元素分別為：Ba為38.68 μg/L、Zn為11.93 μg/L、Sb為3.19 μg/L、Cr為2.51 μg/L、Ni為2.27 μg/L。結(jié)合地表水的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)及其主要用途，可根據(jù)其功能劃分為5類。

表1 ICP-MS主要工作參數(shù)

根據(jù)GB5749-2006與G3838-2002標(biāo)準(zhǔn)，大同市飲用水中金屬元素含量均滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但仍然存在部分元素含量超標(biāo)的情況。其中，As、Sb分別超標(biāo)了3.02%與18.17%。就總體而言，大同市飲用水中Ba、Zn、Sb與Cr的含量非常高。其中，Sb出現(xiàn)了明顯超標(biāo)，需要引起高度重視。此外，As的最小值為0.20 μg/L，最大值為23.06 μg/L，兩者之間的范圍相差非常大，表明As的含量具有較高變異性，必須引起重視。相關(guān)調(diào)查資料顯示，大同市飲用水金屬元素的含量較其他地區(qū)相對(duì)較高。有研究者對(duì)深圳地區(qū)飲用水金屬元素進(jìn)行檢測顯示，Cr為0.14 μg/L，Mn為0.91 μg/L，Sb為0.31 μg/L，Cd為0.037 μg/L，As為0.36 μg/L，且未發(fā)現(xiàn)有Pb。對(duì)中國扎龍濕地飲用水進(jìn)行檢測，測得的6種金屬元素含量均更低于本研究。這一差異充分表明，各個(gè)地區(qū)雖有地質(zhì)之間的差異，但也表明當(dāng)前大同市飲用水質(zhì)量還有待進(jìn)一步提升。大同市飲用水金屬元素總量分布見表2[4]。

表2 飲用水中金屬元素總量分布 μg/L

2.2 相關(guān)性分析

對(duì)檢測到的16種金屬元素實(shí)施相關(guān)性分析，大同市元素Co與Ni、Mn，Ni與Cu、As、Ti、T1，Cu與As、Ti、T1，As與Ti、T1，Zu與Cd，Ti與T1之間均顯著相關(guān)(P<0.01)，同時(shí)Be與Cr，Co與Cu、As、Ti、A1，Ni與V，Be與Cu、T1之間有相關(guān)相關(guān)性(P<0.05)，其余元素?zé)o明顯關(guān)系(P>0.05)。根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果看，正相關(guān)元素有著非常相似的來源，負(fù)相關(guān)元素則具有相反的來源。該結(jié)果可用于大同市金屬污染來源的控制與進(jìn)一步分析。大同市飲用水金屬元素相關(guān)性見表3。

表3 飲用水中金屬元素相關(guān)性

3 結(jié)論

根據(jù)我國水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，大同市飲用水水樣中僅出現(xiàn)了個(gè)別元素超標(biāo)的情況，但與其他區(qū)域比較，大同市飲用水中金屬元素含量明顯較高，且通過相關(guān)性研究結(jié)果顯示，絕大部分的元素之間表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)性，這就表明絕大部分的金屬元素具有相同的來源。在下一步工作中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)大同市飲用水水質(zhì)的管理力度，追根溯源，了解引起飲用水金屬元素含量超標(biāo)的原因，制定積極有效的措施，全面控制飲用水質(zhì)量，保證廣大市民用水安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳曦，關(guān)清，孫琦，等.ICP-MS分析生活飲用水中稀土元素[J].環(huán)境衛(wèi)生學(xué)雜志，2015，5(3)：267-271.

[2] 劉倆燕，楊敏，黃碧蘭.ICP-MS法同時(shí)測定生活飲用水的19種元素[J].中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2014，24(18)：2614-2616.

[3] 馬麗娜，陳大偉，蒲俊華，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)同時(shí)測定家禽飲用水中18種金屬元素[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào)，2014，5(1)：259-264.

[4] 韓梅，賈娜，張威，等.原子熒光光譜法與電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定飲用水中砷含量的比較[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2013，30(3)：1094-1098.