電感耦合等離子體質譜法測定湖州地區瓶裝天然飲用水中的10種金屬元素及污染物元素

楊帆

摘 要：通過電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）技術對湖州地區不同水源地生產的瓶裝天然飲用水中的10種金屬元素及污染物元素進行檢測和分析，以期通過此種方法追溯污染物來源，為水源地的選擇和污染防治提供科學理論依據，結果表明，湖州地區水源地的主要污染物為Ni和Cr，高山水水質優良，礦化率高。

關鍵詞：金屬元素；污染物；天然飲用水

水在人們日常生活中扮演著至關重要的角色。市面上在售的包裝飲用水分為天然礦泉水、飲用純凈水和其他飲用水3類，受資源限制，本地山泉水礦化度低，而淡水湖泊資源豐富，因此除了純凈水之外，本地市民普遍飲用天然飲用水。ICP-MS是一種新型的痕量或超痕量分析儀器，從20世紀80年代發展起來，可同一時間快速測定多種元素。近年來，不少研究者致力于將ICP-MS全定量方法應用于檢測水中的痕量元素，并取得了階段性進展[1-3]。本文主要采集本市不同地區水源地的瓶裝天然飲用水，運用ICP-MS技術分析天然飲用水中的10種微量元素，并進行區域性比較。探索本地飲用水水源優劣勢，為本土天然飲用水尋求品質突破、擴大市場格局及制定營銷策略提供理論依據。

1？材料與方法

1.1？樣品來源

樣本為購買自本市3個地區的市售瓶裝天然飲用水，放置于4 ℃冰箱冷藏以保存水樣。

1.2？主要儀器與試劑

Agilent7900 ICP-MS；Milli-Q 超純水機制備的超純水；濃HNO3（德國默克）；33種元素混合標準儲備液（美國IV）；內標元素混合溶液（美國IV）；ICP-MS調諧液（Agilent）。

1.3？實驗方法

1.3.1 樣品前處理

取出儲存于4 ℃冰箱中的水樣，用移液管吸取45 mL水樣，經0.45 μm針頭式濾膜過濾后，轉移至 50 mL的一次性藥用聚乙烯瓶中，加入5 mL濃硝酸酸化，待測。

1.3.2 標準曲線的繪制與進樣

根據文獻資料[4-5]及實驗探索建立多種金屬元素的混合標準曲線。將待測樣品和標準曲線溶液放置于ICP-MS自動進樣盤進樣檢測。

1.3.3 ICP-MS工作參數

冷卻氣流速：15 L/min；載氣流速：1.00 L/min；輔助氣體流速：0.9 L/min；功率：1 500 W；霧化室溫度：2 ℃；氦氣流速：4.3 mL/min；采樣深度：8 mm；元素重復采樣次數：3。

2？結果與討論

2.1？實驗數據可靠性分析

本文建立了同時測定多種金屬元素的分析方法，10種元素的標準曲線的線性相關系數均達到0.999以上。穩定性良好。方法準確可靠。

2.2？湖州地區天然飲用水中元素分布情況及水質分析

2.2.1 湖州地區天然飲用水中重金屬元素與污染物元素分布情況

Pb、Cd、Ni、Cr和As元素是影響水源質量的主要元素。飲用水中這些重金屬元素存在或含量過大會對當地居民飲用水安全會構成潛在危害風險，湖州地區天然飲用水水源地水中這些重金屬元素的含量檢測結果見表1。

水源地水的重金屬元素分布呈現區域特征。檢測得到長興地區天然水中Ni為主要污染物。安吉地區的Cr為主要污染物。長興地區生產的天然飲用水總重金屬元素含量整體水平高，德清地區毗鄰天目山脈，擁有優質的莫干山水資源，水源受污染程度最輕，水質更加潔凈。

從本地水質數據來看，Cr和Ni的含量具有相關性，這可能與土壤中元素的分布特征有關，補建偉2016年研究發現，土壤中的Ni、As和Cr含量關系密切[6]。在丘陵平原地區，土壤中的金屬元素可能更容易滲透進而遷移到水中。

2.2.2 湖州地區天然飲用水中微量元素分布情況

對湖州地區天然飲用水水源地水中的4種微量元素進行檢測，數據見表2。

對人體健康有益的微量元素硒Se和鍶Sr通常作為礦泉水的檢測指標，從表2中得知，Se元素在本地所有地區的天然飲用水中幾乎無檢出，說明湖州地質中缺少天然硒的存在，3個地區均檢測到少量Sr在，并以長興地區尤為突出，鍶是一種親骨性元素，可以改善心血管功能，增強神經肌肉的興奮性[7]。4號和7號飲用水皆為高山泉水，Sr的含量要顯著高于地表或地下天然水，說明高山水源水質更加優質。Zn和Mn因對DNA聚合酶和RNA聚合酶的催化作用被稱為生命動力元素[8]，在長興地區的天然飲用水中，普遍檢測到Zn、Mn元素，其中7號與8號高山泉水再次顯示出一定的優越性，礦物元素的形成與高山水源的水巖作用有關[9]。

3？結論

長興地區飲用水的污染物元素含量最高且Ni為主要污染元素；安吉地區次之且Cr為主要污染物，德清地區污染物元素含量最低。Cr和Ni的含量具有明顯相關性，表明其或具有相同的污染物來源，為本地的水源保護和污染防范提供線索支撐。

高山水的水質顯著優于地表水，表現在富含多種有益元素，污染物元素含量更低。可能是由于高山水源避開了地表人類活動的干擾以及水巖作用下的高山水源，礦化率更高。

參考文獻

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[2]劉妍.ICP-MS測定生活飲用水中的金屬元素[J].廣東化工，2006，8（33）： 83-85.

[3]耿夢含.電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）在飲用水金屬元素分析中的應用研究[D].北京：中國人民解放軍軍事科學院，2016.

[4]崔曉嬌，周鵬.電感耦合等離子體質譜同時測定飲用水中42種元素[J].食品安全導刊，2018（8）：68-73.

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[7]張小雨.長白山天然礦泉水水質特性及健康意義研究[D].長春：吉林建筑工程學院，2009.

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[9]Aa M V D. Classification of mineral water types and comparison with drinking water standards[J]. Environmental Geology，2003， 44（5）：554-563.