電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定水中鐵、錳、銅、鋅

宋 媛， 賈仕杰

(天津市港源水質(zhì)監(jiān)測(cè)有限公司，天津300280)

目前，飲用水水質(zhì)健康日益受到關(guān)注[1]，工業(yè)化的主要污染是重金屬污染，國(guó)家對(duì)水體中各種金屬元素的含量做出了限定，因?yàn)榈赜颦h(huán)境不同，飲用水中的金屬元素含量和比重不同[2-3]，但均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍之內(nèi)。目前常用的金屬元素檢測(cè)方法為原子吸收法與分光光度法，還有電感耦合等離子體光譜法[4]與質(zhì)譜法[5]。筆者應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對(duì)生活飲用水與地表水中的鐵、錳、銅、鋅這4種元素進(jìn)行分析檢測(cè)，單次檢測(cè)多種金屬元素，達(dá)到快速有效的檢測(cè)目的。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

硝酸，電子純BV-Ⅲ；鐵單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，20 mL；錳單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，20 mL；銅溶液，20 mL；鋅溶液，20 mL；質(zhì)譜調(diào)諧液，1 μg/L鋰、鈹、鎂、鐵、銦、鈰、鉛、鈾；鉍、鍺、銦、鋰、銠、錸、鈧、釔溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；實(shí)驗(yàn)用水為超純水；高純氬氣，>99.999%；高純氦氣，>99.999%。

1.2 儀器條件

PerkinElmer NexION 2000電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，射頻功率1500 W；氬氣壓力：90psi；反應(yīng)模式：碰撞模式；碰撞氣體：氦氣；碰撞氣體流速：鐵(Fe)3 mL/min，錳(Mn)5 mL/min，銅(Cu)5 mL/min，鋅(Zn)5 mL/min；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速：40 r/min；霧化器流速：0.97～1.02 L/min；積分時(shí)間：30 s；重復(fù)次數(shù)：2；延遲時(shí)間：15 s；清洗時(shí)間：15 s；儀器調(diào)諧成功參數(shù)為：CeO 155.9/Ce 139.905≤0.025；Ce++ 69.952 7/Ce 139.905≤0.03；Bkgd 220≤1；Be 9.012 2>4 500；In 114.904 >80 000；Μ238.05>60 000。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

參考《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 金屬指標(biāo)》(GB/T 5750.6—2006)[6]與《水質(zhì)65種元素的測(cè)定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》(HJ 700—2014)[7]要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)混合溶液使用液：10 mg/L，按照目標(biāo)濃度將4種金屬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液量取不同體積，用1%硝酸溶液定容至100 mL容量瓶中。內(nèi)標(biāo)物質(zhì)使用液濃度：10～50 μg/L。使用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行檢測(cè)，鐵錳銅選用鈧(Sc)為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，鋅選擇鍺(Ge)為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，使用1%硝酸將濃度為10 mg/L的鐵、錳、銅、鋅混合標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)溶液逐級(jí)稀釋到0，1，5，10，20，30，40和50 μg/L濃度系列后上機(jī)檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)與相關(guān)系數(shù)

按照所確定的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制，曲線(xiàn)方程和相關(guān)系數(shù)如表1所示。

表1 校準(zhǔn)曲線(xiàn)和相關(guān)系數(shù)

曲線(xiàn)繪制選擇直線(xiàn)帶截距的校準(zhǔn)模式，4種元素的相關(guān)系數(shù)均高于0.999 0，曲線(xiàn)線(xiàn)性良好。相較于原子吸收法測(cè)定鐵、錳、銅、鋅，ICP-MS法的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)濃度范圍更低[8]。生活飲用水及水源水中，鐵、錳、銅、鋅的含量一般在0～50 μg/L，ICP-MS法的曲線(xiàn)范圍更適宜于它們的檢測(cè)。

2.2 檢出限與精密度

以1%硝酸溶液作為空白樣品進(jìn)行7次平行測(cè)定，檢出限和測(cè)定下限結(jié)果如表2所示。

表2 檢出限和測(cè)定下限

由表2可知，使用此方法檢測(cè)的4種元素檢出限與測(cè)定下限均低于標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì) 65種元素的測(cè)定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》(HJ 700—2014)中的檢出限與測(cè)定下限濃度，可見(jiàn)此方法檢測(cè)鐵、錳、銅、鋅的靈敏度高，滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。

以1%硝酸溶液作為空白，配制濃度為4與40 μg/L的4種金屬混標(biāo)溶液，平行測(cè)定7次，精密度結(jié)果如表3所示。

表3 精密度分析

由表3可知在曲線(xiàn)范圍中，選擇的低點(diǎn)與高點(diǎn)測(cè)定4種元素的加標(biāo)回收率在95.2%～108.3%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.66%～5.39%之間，此方法同時(shí)檢測(cè)鐵、錳、銅、鋅的精密度高，檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定。

2.3 準(zhǔn)確度

分別取50 mL生活飲用水與地表水水樣，經(jīng)過(guò)電熱板消解(如果有不溶物質(zhì)需用0.45 μm濾膜過(guò)濾)，用去離子水定容至50 mL，再取10 mL經(jīng)過(guò)預(yù)處理的的水樣，向其中加入一定量的鐵、錳、銅、鋅標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。由表4可知生活飲用水及水源水中鐵、錳、銅、鋅這4種元素的含量均在各自的檢出限附近，因此選擇加標(biāo)濃度為1～2 μg/L得到的加標(biāo)回收率在81%～107%，檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定，可以用于生活飲用水及地表水的檢測(cè)。

表4 準(zhǔn)確度分析

3 結(jié)論

所建立的電感耦合等離子體質(zhì)譜法曲線(xiàn)線(xiàn)性良好，可以檢測(cè)較低濃度級(jí)別的元素，快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)生活飲用水及地表水中的鐵、錳、銅、鋅。經(jīng)過(guò)多種方法驗(yàn)證表明此方法有良好的穩(wěn)定性和有效性，能夠滿(mǎn)足生活飲用水及地表水對(duì)鐵、錳、銅、鋅4種元素的同時(shí)檢測(cè)需要。