ICP－MS法測定長白山天然礦泉水中18種微量元素的含量

賀 軍，周麗婷，李 娜，劉 特，鄭東春，曲笑鋒，黃 鑒，葉 琳

（吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教研室，吉林 長春130021）

ICP－MS法測定長白山天然礦泉水中18種微量元素的含量

賀 軍，周麗婷，李 娜，劉 特，鄭東春，曲笑鋒，黃 鑒，葉 琳

（吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教研室，吉林 長春130021）

目的：檢測長白山天然礦泉水中鋰、鈹、鋁、釩、錳、鈷、鎳、銅、鍺、砷、硒、銣、鉬、銀、錫、銫、銻和鋇18種微量元素的含量，為評價長白山天然礦泉水質(zhì)量提供參考。方法：采集吉林省長白山靖宇縣五龍泉、神龍泉、銀龍泉和林海泉4處天然礦泉水，水樣經(jīng)酸化后直接采用電感耦合等離子體－質(zhì)譜 （ICPMS）法進行檢測。結(jié)果：被測元素的檢出限為0.005～0.573μg·L－1，除硒元素外，其他元素相對標(biāo)準偏差為0.1%～4.5%，回收率為81%～116%；4處礦泉水中的18種微量元素含量均符合GB 8537－2008飲用天然礦泉水衛(wèi)生標(biāo)準。結(jié)論：ICP－MS方法檢出限低，具有良好的準確度和精密度，適用于多種元素快速檢測；長白山靖宇縣4處天然礦泉水中18種微量元素含量均符合國家飲用天然礦泉水衛(wèi)生標(biāo)準。

天然礦泉水；微量元素；電感耦合等離子體－質(zhì)譜；長白山

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，礦泉水已經(jīng)進入人們?nèi)粘Ｉ钪小ｋm然礦泉水中的微量元素含量較低，但長期飲用對人體有著重要的生理意義。微量元素在預(yù)防疾病方面有著重要作用［1－2］，如硒可預(yù)防東北地區(qū)的克山病和大骨節(jié)病［3］；銅可預(yù)防貧血、骨質(zhì)疏松等［4］。微量元素檢測法通常采用火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法，但該方法操作繁瑣，費時費力。電感耦合等離子體－質(zhì)譜（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP－MS）法具有檢出限低、高效、簡便、線性范圍寬和多元素同時測定等優(yōu)點［5］，已被 《飲用天然礦泉水檢驗方法》（GB／T 8538－2008）列為標(biāo)準檢驗方法［6］。本實驗采用ICP－MS法檢測長白山飲用天然礦泉水中18種微量元素的含量，旨在為ICPMS方法的推廣和進一步開發(fā)長白山區(qū)天然礦泉水資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要試劑及儀器 優(yōu)級純HNO3；超純水；標(biāo)準 儲 備 液：鋰 （Li）、鈹 （Be）、鋁 （Al）、釩 （V）、錳 （Mn）、 鈷 （Co）、 鎳 （Ni）、 銅（Cu）、鍺 （Ge）、砷 （As）、硒 （Se）、銣 （Rb）、鉬 （Mo）、銀 （Ag）、錫 （Sn）、銫 （Cs）、銻（Sb）和鋇 （Ba）標(biāo)準儲備液 （c＝1 000mg·L－1）（均由國家鋼鐵材料測試中心鋼鐵研究總院提供）。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：ELAN DRC－e型 （廈門億辰科技有限公司生產(chǎn)）。

1.2 儀器工作條件 儀器的優(yōu)化條件為射頻功率1 350W，采樣深度8.5mm，載氣1.24L·min－1，等離子氣15L·min－1，輔助氣流速1.0L·min－1，蠕動泵4.8r·min－1，采樣接口鎳錐0.8mm。使用1μg·L－1的調(diào)諧液對儀器條件進行最優(yōu)化調(diào)節(jié)，使儀器靈敏度最高，準確度最好。

1.3 樣品的采集和保存 以吉林省長白山區(qū)靖宇縣作為采樣點，選擇秋季豐水期進行采樣。根據(jù)靖宇縣礦泉水的分布，分別選擇靖宇縣內(nèi)的五龍泉、林海泉、神龍泉和銀龍泉4處礦泉水作為礦泉水采樣點，采用地理信息系統(tǒng) （Geographic Information System，GIS）進行經(jīng)緯度定位；在每個礦泉水出水口和涌出到地面的泉水各采集12個水樣，每個水樣采集1 000mL。采集的水樣保存在聚乙烯塑料瓶中，加少許HNO3使水樣的pH＜2，室溫保存。

1.4 混合標(biāo)準曲線的繪制和樣品測定 用2%HNO3分別稀釋標(biāo)準儲備液為10mg·L－1應(yīng)用液。將待測的18種微量元素配制成3種混合應(yīng)用液，分別為：①V、Cu、Se、Sn、Sb和 As；②Mo、Ni、Co、Mn、Ag和Cs；③Li、Rb、Al、Ge、Ba和Be。再用2%HNO3將10mg·L－1應(yīng)用液稀釋成0、1.0、5.0、10.0和50.0μg·L－1混合標(biāo)準使用液。在儀器達到優(yōu)化條件下進行測定，以待測物質(zhì)的量為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的信號值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準曲線。在儀器達到優(yōu)化條件下進行樣品測定。對空白試劑連續(xù)測定11次，3σ／r（3倍的標(biāo)準偏差除以曲線的斜率）即儀器的檢出限；連續(xù)測定6d，標(biāo)準差與均數(shù)的比值為精密度；采用標(biāo)準物質(zhì)加入法進行樣品回收率計算。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 將數(shù)據(jù)錄入Excel，天然礦泉水中微量元素的含量結(jié)果以±s表示。

2 結(jié) 果

2.1 微量元素檢出限、精密度和回收率 儀器的檢出限為0.005～0.573μg·L－1；相關(guān)系數(shù)均≥0.999。在測定方法的線性范圍內(nèi)，除硒元素外，其他元素的精密度為0.1%～4.5%。樣品加標(biāo)回收率為81%～116%。見表1。

2.2 樣品中微量元素含量 依據(jù)飲用天然礦泉水GB 8537－2008［6］衛(wèi)生標(biāo)準，長白山靖宇縣4處天然飲用礦泉水中18種微量元素含量均符合礦泉水衛(wèi)生標(biāo)準。見表2。

3 討 論

ICP－MS具有高效、簡便、線性范圍寬和檢出限低等特點，適用于大批樣品和多種元素的檢測。在ICP－MS分析中主要有多原子離子干擾、基體干擾和質(zhì)譜干擾［7－10］，本研究將18種微量元素分成3組，相對分子質(zhì)量相近的元素放在同一組，水樣的基體比較簡單且恒定，通過扣除空白和稀釋樣品可對多原子離子干擾和基體干擾進行消除。實驗中使用調(diào)諧液對儀器條件進行最優(yōu)化調(diào)節(jié)可有效地消除質(zhì)譜干擾。ICP－MS的椎體采用的是鎳錐，在測定鎳元素時，存在污染和記憶效應(yīng)，在測量前應(yīng)多次清洗或換取新的鎳錐以保證鎳含量檢測結(jié)果的準確。

本研究結(jié)果顯示：18種被測元素的檢出限為0.005～0.573μg·L－1；除硒元素外，其他元素相對標(biāo)準偏差為0.1%～4.5%，其中硒元素相對標(biāo)準偏差偏大，可能與元素間的干擾有關(guān)，單測硒元素，其相對標(biāo)準偏差較??；18種元素的回收率為81%～116%，表明采用ICP－MS法測定微量元素的檢測結(jié)果準確可靠，可用于礦泉水中多種微量元素的同時檢測。

表1 18種微量元素檢出限、回收率和精密度Tab.1 The detection limits，recovery rates and precisions of 18trace elements

表2 靖宇縣天然礦泉水中18種微量元素含量Tab.2 The contents of 18trace elements of natural mineral water in Jingyu County ［±s，ρB／（μg·L－1）］

表2 靖宇縣天然礦泉水中18種微量元素含量Tab.2 The contents of 18trace elements of natural mineral water in Jingyu County ［±s，ρB／（μg·L－1）］

“－”：Not detected.

Element Shenlong Spring Wulong Spring Yinlong Spring Linhai Spring Li 0.01±0.00 0.01±0.00 0.01±0.00 0.01±0.00 Be － 0.01±0.01 － －Al 3.08±1.78 3.82±1.47 0.93±0.53 2.01±1.00 V 3.26±0.15 2.58±0.08 3.32±0.02 1.93±0.04 Mn 0.03±0.04 － － －Co 0.08±0.01 0.06±0.01 0.13±0.01 0.24±0.03 Ni 0.66±0.03 0.57±0.03 － －Cu 0.50±0.02 0.30±0.04 0.24±0.01 0.60±0.03 Ge－－－－As 0.39±0.05 0.26±0.03 0.40±0.03 0.28±0.01 Rb 5.32±0.05 5.85±0.40 6.46±0.11 4.13±0.11 Mo 9.57±0.16 12.14±0.07 1.06±0.02 0.38±0.02 Ag－－－－Sn－－－－Cs 1.58±0.87 0.07±0.07 0.02±0.00 －Se 0.10±0.04 0.12±0.05 0.25±0.12 0.36±0.12 Sb 0.06±0.03 0.07±0.01 0.04±0.00 0.05±0.01 Ba 1.68±0.25 0.83±0.37 1.71±0.04 3.21±0.45

長白山區(qū)富含豐富的礦泉水資源，現(xiàn)已通過省級或國家級鑒定的礦泉水水源地有48處［11］。本研究對長白山靖宇縣內(nèi)4處天然礦泉水中18種微量元素含量進行了檢測，其中五龍泉和林海泉為已開發(fā)的礦泉，神龍泉和銀龍泉為未開發(fā)的礦泉。本研究結(jié)果表明長白山區(qū)靖宇縣內(nèi)4處礦泉水中的18種微量元素含量均符合GB 8537－2008飲用天然礦泉水衛(wèi)生標(biāo)準［12］。

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［12］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標(biāo)準化管理委員會.GB 8537－2008，飲用天然礦泉水 ［S］.北京：中國標(biāo)準出版社，2008.

Determination of 18trace elements in natural mineral water in Changbai Mountain area by ICP－MS

HE Jun，ZHOU Li－ting，LI Na，LIU Te，ZHENG Dong－chun，QU Xiao－feng，HUANG Jian，YE Lin
（Department of Occupational and Environmental Health，School of Public Health，Jilin University，Changchun 130021，China）

ObjectiveTo detect the contents of 18trace elements in natural mineral water in Changbai Mountain area，and to provide reference for evaluating the quality of natural mineral water of Changbai Mountain.MethodsWulong Sping，Shenlong Spring，Yinlong Spring and Linhai Spring were collected in Jingyu County of Jilin Province，the acidified water samples were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry （ICPMS）.ResultsThe detection limit was 0.005－0.573μg·L－1，the relative standard deviation （RSD）was 0.1%－4.5% （except selenium），and the recovery rate was 81%－116%.The contents of 18trace elements in the four natural mineral waters consistented with the national health standard of drinking natural mineral water（GB 8537－2008）.ConclusionICP－MS has a low limit，good accuracy and precision，which is suit for a rapid analysis of multielement.The contents of 18trace elements in natural mineral waters of Changbai Mountain area consistent with the national health standard of drinking natural mineral water.

natural mineral water；trace elements；inductively coupled plasma mass spectrometry；Changbai Mountain

R123.1

A

1671－587Ⅹ（2012）06－1223－04

2012－06－10

長白山天然礦泉水水資源保護區(qū)管理局項目資助課題 （20100929）

賀 軍 （1986－），男，陜西省榆林市人，在讀醫(yī)學(xué)碩士，主要從事環(huán)境與健康關(guān)系的研究。

葉 琳 （Tel：0431－85619453，E－mail：yel＠jlu.edu.cn）