電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定地表水中重金屬元素

陳玨敏 方延菁 龔敏 李玲慧

摘要：采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法直接測定了地表水中硼、鈹、鋇、鈷、鉬、銻、釩、鈦、鎳等重金屬元素，用其目標(biāo)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制了各自的校準(zhǔn)曲線，結(jié)果表明：回歸方程的相關(guān)系數(shù)均大于0.999，測定靈敏度，精密度，準(zhǔn)確度均滿足分析要求。該方法測定快速準(zhǔn)確，可進行多元素同時分析，大大簡化了分析程序。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體發(fā)射光譜;地表水;重金屬元素

中圖分類號：0657

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）4-0110-03

1 引言

常見的水中重金屬的測定方法有分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等。原子吸收光譜法（火焰法和石墨爐法）每次只能測定一種元素，且線性范圍較窄[1]，由于地表水中金屬元素的含量較低，火焰法其檢出限較高，石墨爐法其檢出限較火焰法低，但其測定耗時長。而電感耦合等離子體發(fā)射光譜法是以電感耦合等離子矩管為激發(fā)光源的一種光譜分析方法，此方法具有簡便、快速、線性范圍寬，多種元素同時分析，無需化學(xué)分離、被測元素基體效應(yīng)小、精密度高、準(zhǔn)確性好等優(yōu)點[2]。鑒于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）集中式生活飲用水地表水源地特定項目80項中的硼、鈹、鋇、鈷、鉬、銻、釩、鈦、鎳，故此次選定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定上述9種重金屬元素。

2 實驗部分

2.1 主要儀器

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：美國PerkinsElmer公司（Optima 8300DV）

工作參數(shù)設(shè)置：等離子體氣體流量12.0 L/min，輔助氣流量0.3 L/min，霧化器流量0.60 L/min;射頻功率1300 W;泵進樣量1.5 mL/min。

2.2 試劑

65%硝酸：優(yōu)級純;混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：Custom ICP -MS Standard （Mo Co Be B Sb Ni Ba V Ti TL）100 mg/L;氬氣：純度大于99.999%。

2.3 實驗器皿前處理

在分析過程中所使用的容量瓶、聚乙烯瓶、移液管等實驗器皿，清洗干凈后置于硝酸溶液（1+1）浸泡24 h以上，用實驗用水徹底洗凈，自然晾干后備用。2.4樣品前處理

將采集后的樣品通過0.45 μm水系微孔濾膜過濾，棄去初始的50～100 mL濾液，收集所需體積的濾液，加入適量硝酸使其硝酸含量為1%[3]，待測。

2.5 校準(zhǔn)曲線的繪制

基于1.00 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)使用液，用1%的硝酸溶液配置校準(zhǔn)曲線，將配置好的標(biāo)準(zhǔn)溶液（表1）由低濃度到高濃度依次進樣，按照儀器測試條件測量發(fā)射強度。以發(fā)射強度值為縱坐標(biāo)，目標(biāo)元素系列質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，建立目標(biāo)元素的校準(zhǔn)曲線。

2.6 測定

2.6.1 樣品測定

在與建立校準(zhǔn)曲線相同的條件下，測定試樣的發(fā)射強度。由發(fā)射強度值在校準(zhǔn)曲線上查得目標(biāo)元素含量。樣品測量過程中，若樣品中待測元素濃度超出校準(zhǔn)曲線范圍，樣品需稀釋后重新測定。

2.6.2 空白樣品測定

按照與試樣測定的相同條件測定空白試樣。

3 實驗結(jié)果

3.1 各元素回歸方程、相關(guān)系數(shù)

分析線的選擇直接影響到測定結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]，選擇待測元素的分析線必須考慮到共存元素干擾情況，選擇其干擾最少，靈敏度高，背景低，信號強度適當(dāng)?shù)姆治鼍€。由于Optima 8300DV采用空氣切割尾焰，當(dāng)某些元素的強度較高時，軸向觀測會在觀測窗口達到飽和，此時應(yīng)選擇徑向觀測以便得到最佳的相關(guān)線性。本次實驗中，對于Ti、V、Ba、Be這四種元素采用了徑向觀測，B、Co、Mo、Sb、Ni這五種元素采用軸向觀測。

對配置的標(biāo)準(zhǔn)溶液選擇相應(yīng)的分析線進行測量，得到各元素校準(zhǔn)曲線及其相關(guān)系數(shù)，見表2。

3.2 方法檢出限

檢出限是檢查儀器性能的一個重要指標(biāo)[5]，根據(jù)環(huán)境監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)制修訂技術(shù)導(dǎo)則（ HJ 168-2010）附錄A中所規(guī)定的檢出限計算方法，按照樣品分析的全部步驟，對空白樣品進行10次平行測定，各元素的檢出限見表3。

3.3 精密度及準(zhǔn)確度

測定環(huán)境保護部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所研制的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)樣品，各元素平行測定6次，取其平均值為測試結(jié)果，其測定結(jié)果見表4，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定各種金屬元素的準(zhǔn)確度及精密度均滿足要求。

3.4 應(yīng)用

取3個不同點位的集中式生活飲用水地表水源地的水樣，過濾、加入適量硝酸，使硝酸含量為1%，搖勻后用之前制作的校準(zhǔn)曲線進行分析測定，重復(fù)測定6次，所得結(jié)果見表5。

3.5 水樣精密度

為了進一步驗證方法的精確性，對水樣1進行精密度試驗，各元素的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差滿足測定要求，結(jié)果見表6。

3.6 水樣加標(biāo)回收率

加標(biāo)回收率能夠反應(yīng)儀器的準(zhǔn)確度[6]，選取水樣1進行加標(biāo)回收試驗，各元素的加標(biāo)回收率在88.0%～112%，本方法的準(zhǔn)確度較好，結(jié)果見表7。

4 實驗討論

為了使儀器正常工作以及提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，在使用時應(yīng)注意以下幾點。

首先，開機前需確認氬氣、循環(huán)冷卻水及過濾網(wǎng)的狀態(tài)，及時補充更換。其次，點矩后以及試樣測試完畢后，需先要用2%的硝酸溶液沖洗管路5 min后，再用去離子水再次沖洗5min，以除去管路中殘留。再次，空白溶液、標(biāo)準(zhǔn)溶液、樣品溶液的酸度應(yīng)保持一致，以消除酸效應(yīng)的影響。最后，視試樣多少，定期檢查噴射管和矩管是否有樣品或碳沉積，如有需要用10%硝酸浸泡，再放入超聲波清洗槽內(nèi)清洗振蕩30 min，吹干。

5 結(jié)語

使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定水中重金屬，其檢出限、精密度、準(zhǔn)確度及加標(biāo)回收率均能取得良好的分析結(jié)果。該方法可應(yīng)用于地表水中多種元素的同時測定，以手工進樣操作計算，分析一個試樣只需1min左右，一次進樣，可以完成待測樣品中上述9項金屬元素的測定，是其他常規(guī)檢測方法所無法達到的。此方法具有檢出限低、靈敏度高、線性范圍寬、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、操作簡單等諸多優(yōu)點，已逐漸成為當(dāng)前重要的分析方法之一。

參考文獻：

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