電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定湖州地區(qū)瓶裝天然飲用水中的10種金屬元素及污染物元素

楊帆

摘 要：通過電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）技術(shù)對湖州地區(qū)不同水源地生產(chǎn)的瓶裝天然飲用水中的10種金屬元素及污染物元素進行檢測和分析，以期通過此種方法追溯污染物來源，為水源地的選擇和污染防治提供科學(xué)理論依據(jù)，結(jié)果表明，湖州地區(qū)水源地的主要污染物為Ni和Cr，高山水水質(zhì)優(yōu)良，礦化率高。

關(guān)鍵詞：金屬元素；污染物；天然飲用水

水在人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜陵P(guān)重要的角色。市面上在售的包裝飲用水分為天然礦泉水、飲用純凈水和其他飲用水3類，受資源限制，本地山泉水礦化度低，而淡水湖泊資源豐富，因此除了純凈水之外，本地市民普遍飲用天然飲用水。ICP-MS是一種新型的痕量或超痕量分析儀器，從20世紀(jì)80年代發(fā)展起來，可同一時間快速測定多種元素。近年來，不少研究者致力于將ICP-MS全定量方法應(yīng)用于檢測水中的痕量元素，并取得了階段性進展[1-3]。本文主要采集本市不同地區(qū)水源地的瓶裝天然飲用水，運用ICP-MS技術(shù)分析天然飲用水中的10種微量元素，并進行區(qū)域性比較。探索本地飲用水水源優(yōu)劣勢，為本土天然飲用水尋求品質(zhì)突破、擴大市場格局及制定營銷策略提供理論依據(jù)。

1？材料與方法

1.1？樣品來源

樣本為購買自本市3個地區(qū)的市售瓶裝天然飲用水，放置于4 ℃冰箱冷藏以保存水樣。

1.2？主要儀器與試劑

Agilent7900 ICP-MS；Milli-Q 超純水機制備的超純水；濃HNO3（德國默克）；33種元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液（美國IV）；內(nèi)標(biāo)元素混合溶液（美國IV）；ICP-MS調(diào)諧液（Agilent）。

1.3？實驗方法

1.3.1 樣品前處理

取出儲存于4 ℃冰箱中的水樣，用移液管吸取45 mL水樣，經(jīng)0.45 μm針頭式濾膜過濾后，轉(zhuǎn)移至 50 mL的一次性藥用聚乙烯瓶中，加入5 mL濃硝酸酸化，待測。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制與進樣

根據(jù)文獻資料[4-5]及實驗探索建立多種金屬元素的混合標(biāo)準(zhǔn)曲線。將待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液放置于ICP-MS自動進樣盤進樣檢測。

1.3.3 ICP-MS工作參數(shù)

冷卻氣流速：15 L/min；載氣流速：1.00 L/min；輔助氣體流速：0.9 L/min；功率：1 500 W；霧化室溫度：2 ℃；氦氣流速：4.3 mL/min；采樣深度：8 mm；元素重復(fù)采樣次數(shù)：3。

2？結(jié)果與討論

2.1？實驗數(shù)據(jù)可靠性分析

本文建立了同時測定多種金屬元素的分析方法，10種元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)均達到0.999以上。穩(wěn)定性良好。方法準(zhǔn)確可靠。

2.2？湖州地區(qū)天然飲用水中元素分布情況及水質(zhì)分析

2.2.1 湖州地區(qū)天然飲用水中重金屬元素與污染物元素分布情況

Pb、Cd、Ni、Cr和As元素是影響水源質(zhì)量的主要元素。飲用水中這些重金屬元素存在或含量過大會對當(dāng)?shù)鼐用耧嬘盟踩珪?gòu)成潛在危害風(fēng)險，湖州地區(qū)天然飲用水水源地水中這些重金屬元素的含量檢測結(jié)果見表1。

水源地水的重金屬元素分布呈現(xiàn)區(qū)域特征。檢測得到長興地區(qū)天然水中Ni為主要污染物。安吉地區(qū)的Cr為主要污染物。長興地區(qū)生產(chǎn)的天然飲用水總重金屬元素含量整體水平高，德清地區(qū)毗鄰天目山脈，擁有優(yōu)質(zhì)的莫干山水資源，水源受污染程度最輕，水質(zhì)更加潔凈。

從本地水質(zhì)數(shù)據(jù)來看，Cr和Ni的含量具有相關(guān)性，這可能與土壤中元素的分布特征有關(guān)，補建偉2016年研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的Ni、As和Cr含量關(guān)系密切[6]。在丘陵平原地區(qū)，土壤中的金屬元素可能更容易滲透進而遷移到水中。

2.2.2 湖州地區(qū)天然飲用水中微量元素分布情況

對湖州地區(qū)天然飲用水水源地水中的4種微量元素進行檢測，數(shù)據(jù)見表2。

對人體健康有益的微量元素硒Se和鍶Sr通常作為礦泉水的檢測指標(biāo)，從表2中得知，Se元素在本地所有地區(qū)的天然飲用水中幾乎無檢出，說明湖州地質(zhì)中缺少天然硒的存在，3個地區(qū)均檢測到少量Sr在，并以長興地區(qū)尤為突出，鍶是一種親骨性元素，可以改善心血管功能，增強神經(jīng)肌肉的興奮性[7]。4號和7號飲用水皆為高山泉水，Sr的含量要顯著高于地表或地下天然水，說明高山水源水質(zhì)更加優(yōu)質(zhì)。Zn和Mn因?qū)NA聚合酶和RNA聚合酶的催化作用被稱為生命動力元素[8]，在長興地區(qū)的天然飲用水中，普遍檢測到Zn、Mn元素，其中7號與8號高山泉水再次顯示出一定的優(yōu)越性，礦物元素的形成與高山水源的水巖作用有關(guān)[9]。

3？結(jié)論

長興地區(qū)飲用水的污染物元素含量最高且Ni為主要污染元素；安吉地區(qū)次之且Cr為主要污染物，德清地區(qū)污染物元素含量最低。Cr和Ni的含量具有明顯相關(guān)性，表明其或具有相同的污染物來源，為本地的水源保護和污染防范提供線索支撐。

高山水的水質(zhì)顯著優(yōu)于地表水，表現(xiàn)在富含多種有益元素，污染物元素含量更低?？赡苁怯捎诟呱剿幢荛_了地表人類活動的干擾以及水巖作用下的高山水源，礦化率更高。

參考文獻

[1]謝云欣，李東雷，左宇昕.ICP-MS檢測飲用水中汞的方法研究[J].生命科學(xué)儀器，2009（7）：19-20.

[2]劉妍.ICP-MS測定生活飲用水中的金屬元素[J].廣東化工，2006，8（33）： 83-85.

[3]耿夢含.電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）在飲用水金屬元素分析中的應(yīng)用研究[D].北京：中國人民解放軍軍事科學(xué)院，2016.

[4]崔曉嬌，周鵬.電感耦合等離子體質(zhì)譜同時測定飲用水中42種元素[J].食品安全導(dǎo)刊，2018（8）：68-73.

[5]陳魯松.曲靖市轄區(qū)水環(huán)境中痕量金屬元素的線性指紋圖譜特征及應(yīng)用設(shè)想[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2019，38（4）： 87-90.

[6]田言亮.濕潤區(qū)水循環(huán)條件對土壤金屬元素分布的影響特征與機制[D].北京：中國地質(zhì)科學(xué)院，2019.

[7]張小雨.長白山天然礦泉水水質(zhì)特性及健康意義研究[D].長春：吉林建筑工程學(xué)院，2009.

[8]程潤，周游，劉衛(wèi)衛(wèi)，等.巴馬水與其他地區(qū)水的生命動力元素比較及與巴馬人長壽關(guān)系的考察[J].北京化工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，39（2）：18-22.

[9]Aa M V D. Classification of mineral water types and comparison with drinking water standards[J]. Environmental Geology，2003， 44（5）：554-563.