電感耦合等離子體發(fā)射光譜法在水質(zhì)重金屬檢測(cè)中的探究
——以水中鉛、鎘檢測(cè)為例

蔡小璐 安徽省蕪湖水文水資源局

水質(zhì)檢測(cè)隨著社會(huì)的發(fā)展、人民生活水平的逐漸提高而日益受到人們的重視，水質(zhì)檢測(cè)的項(xiàng)目眾多。其中大多數(shù)重金屬元素由于無色無味，但低濃度即對(duì)生物體毒性很大，因此準(zhǔn)確的測(cè)定出水中重金屬的含量顯得尤為重要。

水中重金屬檢測(cè)中普遍使用到的儀器是原子吸收分光光度計(jì)，其在檢測(cè)中有維護(hù)成本低、檢測(cè)快速的特點(diǎn)，但是穩(wěn)定性和低濃度樣品檢測(cè)時(shí)的準(zhǔn)確性均不高。筆者對(duì)水中鉛、鎘的檢測(cè)進(jìn)行了研究，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（PQ9000）對(duì)水中鉛、鎘進(jìn)行檢測(cè)。

1.方法原理

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法是將高頻發(fā)生器提供的高頻能量加到感應(yīng)線圈上，將等離子體矩管置于線圈中，在矩管中產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)。用微火花引燃，使矩管中的氬氣電離，產(chǎn)生離子和電子而導(dǎo)電。

液態(tài)樣品由載氣（氬氣）帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化，并以氣溶膠形式進(jìn)入矩管的中心通道，在高溫和惰性氣體中充分原子化、電離、激發(fā)。不同元素的原子在激發(fā)或電離時(shí)會(huì)發(fā)射出特征光譜，特征譜線的強(qiáng)度與樣品中元素的含量成正比。根據(jù)特征譜線的位置定性檢測(cè)元素的存在，根據(jù)特征譜線的強(qiáng)度定量測(cè)定元素的含量。

2.儀器設(shè)備

PQ9000電感耦合等離子體光譜儀、一般實(shí)驗(yàn)室常用器皿。

3.試劑材料

硝酸：優(yōu)級(jí)純；氬氣：純度99.999%；鉛、鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：500mg/L。

4.環(huán)境條件

工作時(shí)室溫應(yīng)保持20-25℃，濕度20%-90%。

5.水中鉛含量的檢測(cè)

5.1 鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確量取10.00ml500mg/L鉛的標(biāo)準(zhǔn)溶液，稀釋至100ml。準(zhǔn)確量取0.00ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml的50mg/L鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)確稀釋至100ml，得到的曲線各點(diǎn)濃度分別為：0.00mg/L、0.25mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、1.50mg/L、2.00mg/L和2.50mg/L。所得曲線R=0.9999。

5.2 鉛的檢出限

按照樣品分析的全部步驟，重復(fù)n（n≥7）次檢測(cè)檢出限濃度的2-5倍，將各測(cè)定結(jié)果換算為樣品中的濃度或含量，計(jì)算n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按公式MDL=tn-1，0.99×S計(jì)算方法檢出限，其中n為樣品的平行測(cè)定次數(shù)；t為自由度，S為平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。當(dāng)測(cè)定次數(shù)為11次時(shí)，置信度為99%時(shí)的t值為2.764。

經(jīng)過計(jì)算得到鉛的檢出限為0.00063mg/L，小于原子吸收法中鉛的檢出限0.01mg/L，說明電感耦合等離子法在測(cè)小濃度時(shí)優(yōu)于原子吸收法。

表1 水中鉛檢出限實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 水中鉛精密度與準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 水中鎘檢出限實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 水中鎘精密度與準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

5.3 鉛的精密度和準(zhǔn)確度

在實(shí)驗(yàn)中我們通常用實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差代表精密度，用實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差代表準(zhǔn)確度。配制鉛濃度為 0.77mg/L、1.11mg/L的樣品，各重復(fù)測(cè)定11次，并計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)誤差。見表2。

通過測(cè)定和計(jì)算，鉛的相對(duì)誤差分別為1.3%和0.0%，小于原子吸收法的相對(duì)誤差5%。測(cè)得鉛的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.0%和1.5%，小于原子吸收分光光度法中的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差8%。說明電感耦合等離子體法在測(cè)定水中鉛時(shí)，精密度和準(zhǔn)確度均優(yōu)于原子吸收法。

5.4 鉛的加標(biāo)回收率

對(duì)天然水樣進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)量為1.00mg/L，測(cè)得加標(biāo)前后濃度各6次，計(jì)算加標(biāo)回收率。所得平均加標(biāo)回收率為99.7%，在標(biāo)準(zhǔn)要求的85-115%之間，且很接近100%。說明電感耦合等離子體法測(cè)水中鉛時(shí)準(zhǔn)確度高。

6.水中鎘含量的檢測(cè)

6.1 鎘的標(biāo)準(zhǔn)曲線

準(zhǔn)確量取10.00ml500mg/L鎘的標(biāo)準(zhǔn)溶液，稀釋至100ml。準(zhǔn)確量取0.00ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml的50 mg/L 鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液，準(zhǔn)確稀釋至100ml，得到的曲線各點(diǎn)濃度分別為：0.00mg/L、0.25mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、1.50mg/L、2.00mg/L和2.50mg/L，所得曲線R=0.9999。

6.2 鎘的檢出限

按照樣品分析的全部步驟，重復(fù)n（n≥7）次檢測(cè)檢出限濃度的2-5倍，將各測(cè)定結(jié)果換算為樣品中的濃度或含量，計(jì)算n次平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按公式MDL=tn-1，0.99×S計(jì)算方法檢出限，其中n為樣品的平行測(cè)定次數(shù)；t為自由度，S為平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差。當(dāng)測(cè)定次數(shù)為11次時(shí)，置信度為99%時(shí)的t值為2.764。見表3。

測(cè)得鎘的檢出限0.00031mg/L小于原子吸收法中鎘的檢出限0.001mg/L，說明電感耦合等離子法在測(cè)小濃度時(shí)優(yōu)于原子吸收法。

6.3 鎘的精密度和準(zhǔn)確度

配制鎘濃度為0.36mg/L、0.70mg/L的樣品各11份，分別進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)誤差。見表4。

鎘的相對(duì)誤差分別為2.8%和0.0%，小于原子吸收法中要求的8%。測(cè)得鎘的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.4%和1.3%，小于原子吸收法中相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差5%。說明電感耦合等離子體法在測(cè)定水中鎘時(shí)，精密度和準(zhǔn)確度均優(yōu)于原子吸收法。

6.4 鎘的加標(biāo)回收率

對(duì)天然水樣進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)量為1.00mg/L，測(cè)得加標(biāo)前后濃度各6次，計(jì)算加標(biāo)回收率。所得平均加標(biāo)回收率為99.6%，在標(biāo)準(zhǔn)要求的85-115%之間，且很接近100%。說明電感耦合等離子體法測(cè)水中鎘時(shí)準(zhǔn)確度高。

7.結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電感耦合等離子體法在測(cè)定水中重金屬含量實(shí)驗(yàn)中，其檢出限低于原子吸收分光光度法，其精密度、準(zhǔn)確度均優(yōu)于原子吸收分光光度法。