電感耦合等離子質譜法測定水嘴中15種有害元素析出量

祿春強 羅 嬋 孫多志 左 瑩

（上海市質量監(jiān)督檢驗技術研究院輕工與化工所 上海 201114）

1 前言

水嘴是家庭生活必需品，其安全性關乎每個人的生命健康。2013年7月媒體報道水嘴鉛析出量超標，有關實驗室檢測結果[1]顯示13個品牌的水嘴樣品中，9個品牌的鉛含量超過了國家標準限量值[2]，水嘴安全及有害元素析出成為輿論焦點[3-4]。目前關于水嘴中有害元素析出的標準為推薦性標準[5-7]，只涉及鉛元素析出限量，水嘴中非鉛元素析出的報道較少。

電感耦合等離子質譜法（ICP-MS）不僅可同時檢測多種元素，而且具有更低的檢出限、更寬的線性范圍、更高的精密度和分析速度[8-9]。本研究應用ICP-MS法測定水嘴中銻（Sb）、砷（AS）、鋇（Ba）、鈹（Be）、硼（B）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、銅（Cu）、汞（Hg）、硒（Se）、鉈（Tl）、鉍（Bi）、鎳（Ni）、錳（Mn）和鉬（Mo）共15種元素的析出量，優(yōu)化了ICP-MS儀器工作參數(shù)，考察了方法的準確度和精密度。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 試劑

0.1g/L As、Ba、Be、B、Cd、Cr、Cu、Se、Tl、Bi、Ni、Mn混合離子標準溶液，0.1g/L Mo、Sb單元素標準溶液、10mg/L 鋰（Li）、鍺（Ge）、鈧（Sc）、銦（In）和銥（Ir）混合離子標準溶液：有色金屬研究院；1mg/L Hg標準溶液（硝酸介質）：上海市計量院；5%次氯酸鈉溶液（AR）、無水碳酸氫鈉（AR）、硝酸（GR）：均購自上海國藥集團化學試劑有限公司；實驗室用水：Mini-Q純水器（美國 Milliore公司）制得的超純水，電阻率≥18.2MΩ·cm。

2.1.2 儀器

300D 型電感耦合等離子體質譜儀：配置高靈敏度石英玻璃旋流霧室，美國Perkin-Elmer公司。

2.2 方法

2.2.1 溶液配制

2.2.1.1 0.025mol/L氯儲備液

取7.3mL 5%次氯酸鈉溶液，用水稀釋至200mL，貯存于密閉具塞棕色瓶中，20℃ 避光保存，每周新配置。

取1.0mL氯儲備液，用水稀釋至1.0L，立即分析總余氯[10]，此值定為A，然后根據(jù)計算要獲得2.0mg/L余氯所需的氯儲備液體積。其中，V：所需加入氯儲備液體積，mL；B：標準體積，L；A：氯儲備液的濃度，mg/mL。

2.2.1.2 0.4mol/L碳酸氫鈉儲備液

稱取3.36g無水碳酸氫鈉，用水溶解并定容至100mL，每周新配。

2.2.1.3 萃取水配制

取25mL 0.4mol/L碳酸氫鈉溶液、適量含氯常備溶液（上述計算得到），用水稀釋至1L，用0.1mol/L鹽酸調整pH值，使溶液符合下列要求——pH：8.0±0.5；堿度（以CaCO3計）：（500±25）mg/L；無機碳：（122±5）mg/L；余氯：2mg/L。使用期限為1周。

2.2.2 樣品處理

取3支同規(guī)格、同批次樣品，用自來水沖洗15min，洗去樣品內的殘渣和污物，然后用超純水洗滌3次；測量水嘴容納的冷水體積（從水嘴冷水入口到出口的體積，Vc）和總體積（VL）；在室溫（23±2）℃下用萃取水洗滌3次，洗滌時萃取水應完全充滿樣品，這個過程不應超過72h；萃取時樣品充滿萃取水，兩端用包有聚四氟乙烯薄膜的干凈橡皮塞塞緊，按照一定提取次序提?。ㄒ姳?）。例如：測試第1天早8：30充入萃取水，2h后更換1次，連續(xù)更換4次，16：30更換萃取水后保留16h至第2天（第6-7天、第13-14天除外）；第2、3、4、5、8、9、10、11、12、15、16、17、18天按照第1天過程重復進行，棄掉萃取水；第 19天收集經(jīng)過16h提取的萃取水，放入預先洗凈的帶蓋聚氯乙烯瓶中，加入濃硝酸使溶液pH＜2，以確保在分析之前金屬完全溶解；室溫下放置24h以上，使用ICP-MS測定。

表1 樣品提取次序表

2.2.3 ICP-MS儀器工作條件

樣品提升速率：1.5mL/min；載氣(氬氣)流量：0.88L/min；冷卻氣（氬氣）流量：15 L/min；輔助氣（氬氣）流量：1.2 L/min；射頻功率：1100W；反應氣（氨氣）流量：0.5mL/min；碰撞氣（氦氣）流量：3.1mL/min。

按照豐度大、干擾小、靈敏度高的原則選擇同位素，測量同位素分別為：121Sb、75As、138Ba、4Be、11B、111Cd、52Cr、63Cu、202Hg、82Se、205Tl、209Bi、60Ni、55Mn、98Mo。

3 結果與討論

3.1 質譜干擾及校正

ICP-MS中的質譜干擾主要有同量異位素干擾、雙電荷離子干擾及多原子離子干擾，一般通過優(yōu)化儀器參數(shù)、儀器自帶的干擾校正方程等方法消除；采用內標法消除儀器漂移的影響，選擇6Li、45Sc、72Ge、115In、192Ir作內標元素，濃度一般為10μg/L。

本研究采用反應模式（DRC）去除干擾離子對Cr、Cu、Mn測量的影響，并且優(yōu)化了動態(tài)反應模式的參數(shù)，反應氣A為0.5mL/min，RPq值為0.4；采用碰撞模式（KED）消除ArCl對As元素的干擾，優(yōu)化后，碰撞氣氬氣流量為3.1mL/min，RPq值為0.4。

3.2 線性范圍和檢出限

以2%硝酸為介質將標準溶液逐級稀釋，根據(jù)標準限量值的高低和儀器條件，選擇合適的線性范圍，其中Sb、As、Be、Cd、Cr、Tl、Bi、Ni和Mo標線濃度系列為0、0.1、0.5、1.0、5.0、10.0、50.0、100.0μg/L；Ba、B、Se和Mn濃度系列為0、1.0、5.0、10.0、50.0、100.0μg/L；Cu的標準曲線濃度系列為0、5.0、10.0、50.0、100.0、250.0、500.0μg/L；Hg標準系列濃度為0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0μg/L。按實驗方法進行測定，以空白溶液11次測定值標準偏差（SD）的3倍作為儀器檢出限，以線性最低點濃度為定量限，結果見表2。

表2 線性回歸方程、相關系數(shù)及檢出限

3.3 方法精密度、重復性

為檢驗方法的精密度和重復性，將加標樣品溶液重復測定6次，計算得到15種元素含量相對標準偏差為1.3%-7.3%（見表3）。

表3 精密度試驗結果（n=6）

3.4 樣品分析

應用試驗方法對10個批次水嘴樣品進行檢測，每批次樣品含3只水嘴，根據(jù)公式計算元素標準化濃度的幾何平均值。

其中：X-元素標準化濃度的幾何平均值（μg/L）；C-測試溶液中待測元素的濃度（μg/L）；VL-總體積；Vc-冷水體積；CMV-冷水調節(jié)因子。

10批次樣品中均有Cu元素檢出，標準化濃度幾何平均值最大檢測結果為86.5μg/L（標準限值130.0μg/L）；部分樣品中有Cr、Ni元素檢出，最大檢測結果分別為0.25μg/L（標準限值10.0μg/L）和0.26μg/L（標準限值20.0μg/L）；10批次樣品中未發(fā)現(xiàn)有元素析出量超標。

4 結論

建立了ICP-MS測試方法，適用于同時測定水嘴中15種元素析出量測定。方法具有快速、準確、檢出限低、多元素同時測定等優(yōu)點，可以滿足即將實施的國家標準《陶瓷片密封水嘴》中有害元素析出量的檢測要求。

［1］段先湖.2012年陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品質量國家監(jiān)督專項抽查結果分析報告[J].陶瓷，2012，12:37.

［2］GB/T 17219-1998 生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準[S].

［3］盧立用，許秀蘭，張景武.水嘴鉛析出量分析及風險評估[J].現(xiàn)代食品科技，2013，29(7)：1709-1711.

［4］任立軍，賈秀芹，于躍.水嘴浸泡液中重金屬析出量的測定及標準限值[J].化學分析計量，2012，21(3):44-47.

［5］GB/T17219-1998 生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準[S].

［6］HJ/T 411-2007 環(huán)境標志產(chǎn)品技術要求 水嘴[S].

［7］JC/T 1043-2007 水嘴鉛析出限量[S].

［8］彭光宇，王晶，鄭國燦.ICP-MS測定植物中藥材中的多種元素[J].檢驗檢疫學刊，2013，23(3)：26-30.

［9］高海榮.微波消解樣品-電感耦合等離子體質譜法測定土壤中稀土元素[J].理化檢驗-化學分冊，2013，49(10)：1185-1187.

［10］GB/T 5750.11-2006 生活飲用水標準檢驗方法 消毒劑指標[S].