采用ICP—MS法同時(shí)測(cè)定飲用水中多種元素效果分析

齊黎黎

(黑龍江省水文局，哈爾濱 150001)

文章編號(hào)：1007-7596(2015)12-0085-03

采用ICP—MS法同時(shí)測(cè)定飲用水中多種元素效果分析

齊黎黎

(黑龍江省水文局，哈爾濱 150001)

電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)線性范圍寬、分析精度高、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，它可通過一次進(jìn)樣同時(shí)測(cè)定飲用水中21種元素，在0μg /L～100mg/L范圍內(nèi)線性良好，加標(biāo)回收率在87%～110%。

電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP—MS)；飲用水；重金屬；類金屬元素；測(cè)定

0 引 言

飲用水安全是近年來受到廣泛關(guān)注的食品安全問題之一，重金屬及類金屬元素是飲用水常見的污染物，也是飲用水質(zhì)量重要的檢測(cè)指標(biāo)。目前飲用水中重金屬及類金屬元素的檢測(cè)多用分光光度法、原子熒光光譜法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)等[1-2]。但是這些方法一次只能分析單個(gè)元素，分析周期長(zhǎng)且操作復(fù)雜，不能達(dá)到快速測(cè)定的目的。電感耦合等離子體質(zhì)譜(以下簡(jiǎn)稱ICP-MS)可進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定、具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)線性范圍寬、分析精密度高、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，為飲用水中痕量重金屬及類金屬元素殘留檢測(cè)提供一種快速、便捷、靈敏的新方法[3]。文章采用ICP—MS，通過一次進(jìn)樣同時(shí)測(cè)定飲用水中21種元素，取得了滿意的效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

iCAP Q系列 ICP-MS (Thermo Scientific)；超純水機(jī)(Fisher Scientific)；微波消解儀(CEM)；分析天平(ND001g)；20～100 mL、200～1000 mL微量移液器(Fisher Scientific)；50 mL、100 mL HPDE 瓶(NALGENE；Fisher Scientific)。

高純硝酸(Trace Metal Grade，F(xiàn)isher Scientific)；元素標(biāo)準(zhǔn)溶液 (Inorgainic，Spex)。

內(nèi)標(biāo)溶液：用1%HNO3溶液稀釋得到20μg/L混合元素內(nèi)標(biāo)液(Sc、Rh、In、Bi)，通過三通在線加入內(nèi)標(biāo)。

1.2 樣品的預(yù)處理

對(duì)于濁度 <1NTU(美國(guó)ASTM的濁度單位)的水樣，加入硝酸酸化至pH<2；對(duì)于渾濁水樣需經(jīng)過0.45 μm濾膜過濾，并酸化至pH< 2[4]，用ICP—MS直接進(jìn)樣，外標(biāo)法定量。

1.3 ICP—MS工作條件

采用Thermo Scientific iCAP Q系列ICP-MS進(jìn)行所有測(cè)定。所用的進(jìn)樣系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)的Peltier冷卻石英漩流霧室、PFA同心霧化器和可拆卸石英矩管(2.5 mm內(nèi)徑，石英中心管)，標(biāo)準(zhǔn)的鎳采樣錐和截取錐。儀器使用純氦氣作為碰撞氣體，以單一動(dòng)能歧視(KED)碰撞池模式運(yùn)行，既保證痕量有毒有害元素的準(zhǔn)確定量，又同時(shí)可以分析高達(dá)100mg/L常量堿金屬。ICP-MS儀器參數(shù)如下表1。

表1 ICP—MS儀器的工作參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 干擾及消除的方法

ICP—MS的干擾分為質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾。ICP -MS 的質(zhì)譜干擾可分為雙電荷離子干擾、同質(zhì)異位素重疊干擾、多原子和加合物離子重疊干擾，前兩種干擾通過選擇同位素和采用干擾校正方程可以消除和校正。多原子和加合物離子重疊干擾主要來自于等離子體、樣品本身及溶劑。許多多原子離子干擾是由形成的含H和O的多原子離子引起的，H和O由溶液中的水蒸氣解離產(chǎn)生。針對(duì)這樣的多原子離子干擾，通過儀器上設(shè)計(jì)的可降溫的霧化室減少進(jìn)入等離子體中的水蒸氣的量，能大大減小這些干擾[5]。本實(shí)驗(yàn)操作過程中通過 Piltier半導(dǎo)體保持霧化室的溫度為2.7 ℃，減少了質(zhì)譜干擾的產(chǎn)生。

為了消除基體效應(yīng)、接口效應(yīng)和信號(hào)漂移，實(shí)驗(yàn)選擇了Sc、Rh、In、Bi 元素為內(nèi)標(biāo)元素來校正基體效應(yīng)和接口效應(yīng)對(duì)測(cè)定結(jié)果的干擾。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，內(nèi)標(biāo)溶液能有效的調(diào)節(jié)因檢測(cè)時(shí)間延長(zhǎng)所導(dǎo)致的信號(hào)漂移，對(duì)測(cè)定元素的基體干擾進(jìn)行了有效補(bǔ)償。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

以1%HNO3溶液將Na標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋為0、0.50、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0mg/L，將As、Cd、Cr、Pb、Se、Al、Fe、Mn、Cu、Zn、Sb、Ba、Be、B、Mo、Ni、Ag、Tl、U混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋為0、0.10、0.50、1.0、5.0、10.0、50、100、200 μg/L；以1%的HCl溶液將Hg標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋為0、0.10、0.50、1.0、2.0、5.0μg/L。在優(yōu)化的儀器條件下采集空白及標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，由儀器自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線和確定線性相關(guān)系數(shù)。

2.3 校準(zhǔn)性能

Na的含量在80 mg/L，而其它元素含量很低，很多<1 μg/L，元素含量落差達(dá)到106以上，23Na校準(zhǔn)曲線見圖1。

圖1 23Na校準(zhǔn)曲線

從圖1可以看出：ICP—MS具有很寬的線性范圍，即使標(biāo)準(zhǔn)曲線到了mg/L的級(jí)別，仍然有很好的線性擬合系數(shù)，可以滿足高含量樣品的測(cè)試。

以上2組校準(zhǔn)曲線表明高質(zhì)量數(shù)和低質(zhì)量數(shù)的極端典型，都可以有很好的效果，證明了ICP—MS法具有很寬的線性范圍。

2.4 樣品測(cè)定結(jié)果

實(shí)驗(yàn)選取了哇哈哈桶裝水、實(shí)驗(yàn)室自來水作為測(cè)試樣品。樣品都是澄清透明，加入1%的硝酸酸化，直接上機(jī)測(cè)試。測(cè)定結(jié)果見表2。由表2可見，ICP-MS法可以一次性同時(shí)測(cè)定飲用水中21種重金屬及類金屬元素，加標(biāo)回收率在87%～110%。

圖2 9Be、B11、202Hg、205Tl校準(zhǔn)曲線

表2 樣品測(cè)定結(jié)果及加標(biāo)回收率 g·L-1

2.3 結(jié)論

iCAP Q系列ICP—MS可以同時(shí)測(cè)定飲用水中21種重金屬及類金屬元素，在0 g/L～100 mg/L范圍內(nèi)線性良好，加標(biāo)回收率在87%～110%，可以滿足目前的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)標(biāo)GB5749—2006)中對(duì)于21種元素的測(cè)試要求。

[1]蔣曉鳳，趙一先.石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定大氣降水中鎘鎳鉛[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù),2008,20(06):47-48.

[2]袁敏，武建超，于勁松，等.水中重金屬檢測(cè)方法的研究進(jìn)展[J].應(yīng)用化工,2015,44(04):724-728.

[3]甘杰，許晶，羅岳平，等.ICP-MS法同時(shí)測(cè)定地表水中18種金屬元素[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù),2010,22(05):36-38.

[4]吳梅賢，李獻(xiàn)華，劉穎，等.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定水中痕量元素[J].理化檢驗(yàn)—化學(xué)分冊(cè),2007,43(05):391-393.

[5]K.E.賈維斯.尹明譯.電感耦合等離子體質(zhì)譜手冊(cè)[M].北京:原子能出版社,1997:85-188.

Effect Analysis of Simultaneous Determination on Multiple Elements in Potable Water by CIP-MS method

QI Li-li

(Heilongjiang Provincial Hydrology Bureau，Harbin 150001,China)

Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) has the advantages of high sensibility，wide dynamic linear range and quick analysis velocity.21 elements in potable water may be determined simultaneously through one time sampling，the linear within the range between 0μg/L and 100mg/L is good and standard recovery rate is from 87% to 110%.

inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)；drinking water；heavy metal；metalloid element；determination

2015-07-14

齊黎黎(1984-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師。

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