ICP-MS法同時(shí)測(cè)定水中的23種元素

馬 穎，王 翠，吳 舢

(天津泰達(dá)水業(yè)有限公司 天津300457)

0 引 言

隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，金屬元素的檢測(cè)技術(shù)也發(fā)生了很大變化。國(guó)標(biāo)GB/T 5750—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法》規(guī)定了鐵、鋁、錳、鋅、銅等 24種金屬指標(biāo)的檢測(cè)方法，其中除了簡(jiǎn)單的分光光度法、原子吸收法，還包括電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICPAES)和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)。目前，ICP-MS法憑借檢測(cè)元素覆蓋面廣、圖譜簡(jiǎn)單易懂、受光譜干擾較小、獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度高、儀器線性動(dòng)態(tài)變化范圍大等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于痕量和超痕量元素的檢測(cè)[1-3]。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HJ 700—2014《水質(zhì)65種元素的測(cè)定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》更是明確、詳細(xì)地約束了金屬元素的檢測(cè)方法。本文在HJ 700—2014的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室條件，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)，確定了適合本實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)方法。

1 儀器與材料

1.1 試劑

硝酸(ρ20＝1.42g/mL)CMOS級(jí)；鋰標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液[ρ(Li)＝10000μg/mL]；儀器校準(zhǔn)標(biāo)樣 2 儲(chǔ)備溶液[ρ(AgAlAsBeBaCdCoCrCuFeMnMoNiPbSbSeSrTiTlnV)＝100μg/mL]；硼標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液[ρ(Li)＝100μg/mL]；內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液 10mg/L(45Sc、89Yt、115In、159Bi、209Tb)。以上試劑均由美國(guó) Accustandard公司提供。質(zhì)譜儀調(diào)諧液：PE公司 Setup Solution 調(diào)諧液，含有 Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U，濃度ρ＝10μg/L，貨號(hào) N8145051；氬氣(純度 99.999%)。

1.2 主要儀器

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，PE公司 NexION 2000B；Milli-Q超純水制備儀。

1.3 儀器條件

鎳錐；射頻功率 1600W；碰撞模式(KED)；載氣流量 3mL/min；霧化器流速 1.02L/min；輔助氣體流量 0.8L/min。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 樣品

可溶性元素樣品采集后立即用 0.45μm 濾膜過(guò)濾，棄去初始濾液 50mL，用少量濾液清洗采樣瓶，收集所需體積的濾液于采樣瓶中，加入適量硝酸溶液(1+1)調(diào)節(jié)至 pH＜2。

1.4.2 標(biāo)準(zhǔn)系列

鋰、鍶、硼、鋁、鐵、錳、銅、鋅、鋇、鈷、鈦濃度為0、10.0、50.0、100、200、300、400、500μg/L，鈹、釩、鉻、鎳、砷、硒、鉬、銀、鎘、銻、鉈、鉛濃度為 0、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0、40.0、50.0μg/L。內(nèi)標(biāo)元素標(biāo)準(zhǔn)使用溶液(50μg/L)在樣品霧化之前通過(guò)蠕動(dòng)泵自動(dòng)加入。內(nèi)標(biāo)的濃度應(yīng)遠(yuǎn)高于樣品自身所含內(nèi)標(biāo)元素的濃度。

1.4.3 測(cè)定

每個(gè)試樣測(cè)定前，先用硝酸溶液(2+98)沖洗系統(tǒng)直到信號(hào)降至最低，待分析信號(hào)穩(wěn)定后開(kāi)始測(cè)定。試樣測(cè)定加入與繪制校準(zhǔn)曲線時(shí)相同量的內(nèi)標(biāo)元素標(biāo)準(zhǔn)使用液(50μg/L)。若樣品中待測(cè)元素濃度超出校準(zhǔn)曲線范圍，則需用硝酸溶液(1+99)稀釋后重新測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器調(diào)試

點(diǎn)燃等離子體后，儀器需要預(yù)熱穩(wěn)定 30min。首先用質(zhì)譜儀調(diào)諧溶液對(duì)儀器靈敏度、氧化物、雙電荷進(jìn)行儀器的性能確認(rèn)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，各元素在標(biāo)準(zhǔn)濃度曲線范圍內(nèi)都有良好的線性關(guān)系，其校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.999以上。曲線及相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表1。

表1 23種元素的校準(zhǔn)曲線Tab.1 Calibration curves of 23 elements

2.3 精密度

分別對(duì)地表水、生活飲用水出廠水、生活飲用水管網(wǎng)水、地下水加入不同濃度的鋰、鈹、硼、鋁、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、砷、硒、鍶、鉬、銀、鎘、銻、鋇、鉈、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，平行測(cè)定 7次，計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果見(jiàn)表2。

2.4 準(zhǔn)確度

分別對(duì)地表水、生活飲用水出廠水、生活飲用水管網(wǎng)水、地下水加入不同濃度的鋰、鈹、硼、鋁、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、砷、硒、鍶、鉬、銀、鎘、銻、鋇、鉈、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液，平行測(cè)定 7次，計(jì)算其加標(biāo)回收率。結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 23種元素精密度和準(zhǔn)確度Tab.2 Precision and accuracy of 23 elements

續(xù)表2A

續(xù)表2B

3 結(jié) 論

ICP-MS法具有樣品前處理簡(jiǎn)便、干擾少、精確度高等優(yōu)點(diǎn)。本文以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐，通過(guò)準(zhǔn)確度和精密度實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證 ICP-MS法同時(shí)檢測(cè)水中 23中金屬及無(wú)機(jī)非金屬元素準(zhǔn)確有效，能夠滿足日常地表水、地下水、生活飲用水等多種類(lèi)型水的檢測(cè)需要。