微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定生活飲用水中鎘含量

◎ 李土貴

（茂名市食品藥品檢驗所，廣東 茂名 525000）

鎘是人體非必需元素，在自然界中常以化合物的狀態(tài)存在，一般含量很低，正常狀態(tài)下，不會影響人體健康。自20 世紀被發(fā)現(xiàn)以來，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)，相當數(shù)量的鎘排入環(huán)境中，造成了污染，因此有必要檢測生活飲用水中的鎘含量是否超標。傳統(tǒng)的 ICP-MS 前處理方法為濕法消解，該法耗時長，危險性大，容易造成損失，且污染大，消化過程需要檢驗人員看守。本文嘗試應用微波消解法測定水中鎘，該法試劑用量少，消化時間短，安全高效，并取得了滿意的效果[1]。

1 材料與方法

1.1 原理

水樣在全密閉的聚四氟乙烯（PTFE）消化罐中經(jīng)微波消解后，經(jīng)過霧化由載氣送入ICP 矩焰中，經(jīng)過蒸發(fā)、解離、原子化及電解等過程，轉(zhuǎn)化為帶正電荷的正離子，經(jīng)離子采集系統(tǒng)進入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)質(zhì)荷比進行分離，對于一定的質(zhì)荷比，質(zhì)譜積分面積與進入質(zhì)譜儀中的離子數(shù)成正比。即樣品的濃度與質(zhì)譜的積分面積成正比，對比測量質(zhì)譜的峰面積與標準系列峰面積，從而確定樣品中的元素濃度[1]。

1.2 實驗材料

1.2.1 試劑

1 000 μg·mL-1的鎘標準儲備液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；0、0.5、1.0、2.0、4.0 μg·L-1及8.0 μg·L-1的鎘標準使用液（用5%硝酸逐級將鎘標準儲備液稀釋）；1 000 μg·mL-1銦標準儲備液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；1 μg·mL-1銦內(nèi)標溶液（用5%硝酸逐級將銦標準儲備液稀釋成）；硝酸（默克）；實驗用水均為超純水(電阻率為 18.25 MΩ·cm）；實驗所用容器經(jīng)20%硝酸酸蒸系統(tǒng)清洗后，用超純水沖洗3 ～4 次，晾干后使用。

1.2.2 主要儀器設備

iCAP-Q 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀且配置自動進樣器（賽默飛世爾有限公司）；Mars6 高通量密閉微波消解系統(tǒng)（培安.CEM 微波化學技術中心）；趕酸架（培安.CEM 微波化學技術中心）。

1.3 操作方法

1.3.1 樣品前處理

取4 mL 水樣于TFM 消解罐中，加入6 mL 硝酸，樣品盡量放入罐底中心部位，避免掛壁，然后蓋上內(nèi)罐蓋，輕微搖晃后靜置30 min 后安裝防彈片、防爆外套等，將消解罐放入微波消解儀中，按表1 所列程序消解樣品。消解完成后取出內(nèi)罐置于趕酸架上，均勻升溫加熱趕酸至近干，然后轉(zhuǎn)移到50 mL 容量瓶內(nèi)，并用超純水定容刻度，同時用5%硝酸做空白對照。

1.3.2 微波消解

根據(jù)水的特性，飲用水樣品微波消解程序參數(shù)程序設計如表1。

表1 微波消解程序設計表

1.3.3 樣品測定

首先打開排風，冷卻水機，打開氬氣氣閥，調(diào)節(jié)分壓至0.6 MPa，打開氦氣氣閥，調(diào)節(jié)分壓至0.15 MPa， 打開儀器操作軟件，點燃等離子體，調(diào)節(jié)蠕動泵，使儀器進樣管和排廢管流路順暢，將進樣管放入超純水中待儀器穩(wěn)定15 min 以上，使用調(diào)諧液調(diào)整儀器各項指標，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷分辨率等各項指標達到測定要求，設置儀器參數(shù)：RF 發(fā)生器功率 1 280 W，載氣流量1.14 L·min-1，掃描次數(shù)1 000，測定模式KED，采樣深度7 mm，吸樣時間60 s，清洗時間30 s。將鎘標準液和待測液依次放入設定的樣品杯內(nèi)，儀器會自動測試標液強度，并按照工作曲線方程計算待測液中的鎘含量。

2 結果與討論

2.1 標準曲線的建立

將鎘標準儲備液用5%硝酸溶液依次稀釋成0、0.5、1.0、2.0、4.0 μg·L-1及8.0 μg·L-1，依次進樣測試各標準液強度cps，以cps 為縱坐標，濃度為橫坐標繪制工作曲線，測定結果表明，鎘質(zhì)量濃度與強度在0.0 ～8.0 μg·L-1范圍內(nèi)線性關系良好，相關系數(shù)R=1.000。

2.2 方法精密度驗證

為了驗證本方法的精密度，按照試驗方法處理樣品，對樣品液連續(xù)測定10 次，相對偏差為3.8%，說明該方法重現(xiàn)性良好。

2.3 加標回收實驗

按照本試驗方法，對樣品平行樣分別進行加標回收測定，結果見表2，由表2 可知鎘元素在相應線性范圍內(nèi)，強度cps 與濃度呈良好線性關系，且回收率在99%～102%。

表2 加標回收率測定結果表

3 結論

傳統(tǒng)的生活飲用水前處理方法為在試樣水中加入硝酸后在電爐上消化，該法耗時長、損失大、回收率低且危險性大，需要檢驗人員看守，而本文嘗試應用微波消解法測定水中鎘，消化時間短、試劑用量少、損失少、污染少且回收率高，并且電感耦合等離子體質(zhì)譜法具有檢出限低、靈敏度高、穩(wěn)定性好、檢測時間短和可同時測定多種元素等優(yōu)點，兩法結合大大提高了工作效率，實驗精密度和加標回收率均較好，說明該法簡便可靠、安全快速、精密度和準確度高，可滿足生活飲用水中鎘含量的檢測要求。