電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定地表水中8種痕量元素殘留

谷彥彬，吳 佳，楊萬婷

（1.河南省許昌水文水資源勘測局，河南 許昌 461000；2.河南省駐馬店水文水資源勘測局，河南 駐馬店 463000；3.河南省鶴壁水文水資源勘測局，河南 鶴壁 458000）

隨著我國社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，水環(huán)境中重金屬污染、有機物污染等問題越來越受到人們的重點關(guān)注。地表水中一些微量金屬元素對人體健康起著重要的作用，但如人體長期攝入鎘、汞、鉛等有害元素，會在身體內(nèi)蓄積而引起慢性中毒，對人體健康造成嚴重威脅[1]。我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》對地表水中鎘、汞、鈹、銻等元素指標項目規(guī)定了標準限值要求，因此，加強對地表水中痕量金屬元素殘留的檢測具有重要意義。

目前，地表水中重金屬殘留分析方法主要有火焰/石墨爐原子吸收法和原子熒光光譜法，但在分析過程中存在干擾因素較多、方法靈敏度不太理想和不能多種元素同時分析等缺點[2]。電感耦合等離子體質(zhì)譜法具有多元素同時分析、檢測范圍廣、干擾少和方法靈敏度高等優(yōu)點，在地質(zhì)、環(huán)境、生物等領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛[3]。本文采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時檢測地表水中鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬，方法簡便準確，適用于地表水中痕量重金屬殘留的分析。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

7900型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國安捷倫公司）；UPR-II型超純水儀（四川優(yōu)普超純科技有限公司）；50～500μL移液槍（德國艾本德公司）。

濃度為100mg·L-1的鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬8種混合標準溶液（國家標準物質(zhì)中心）；濃度為1mg·L-1的鋰、鍺、銦、鉍內(nèi)標溶液（美國安捷倫公司）；濃度為10μg·L-1的鈷、鈰、鉈、釔調(diào)諧液（美國安捷倫公司）；HNO3（優(yōu)級純 國藥集團）。

1.2 儀器工作參數(shù)

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進樣分析前，使用調(diào)諧液對儀器進行調(diào)諧，使儀器參數(shù)最佳。調(diào)諧后的儀器工作參數(shù)見表1。

表1 質(zhì)譜儀工作參數(shù)Tab.1 Mass spectrometer parameters

1.3 溶液配制

準確吸取1.0mL濃度為100mg·L-1的鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬8種混合標準溶液置于100mL量瓶中，用3%HNO3溶液定容配制1mg·L-1混合標準使用液。取適量鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬混合標準使用液，用3%HNO3稀釋制備濃度為0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、30.0μg·L-1的系列溶液。

1.4 樣品的前處理

按照《地表水和污水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ-T91-2002）采集地表水樣品，對于渾濁度較低的水樣可直接加入HNO3使pH值小于2后直接進行電感耦合等離子體質(zhì)譜分析。如采集的水樣較渾濁，采用中性濾膜過濾后加HNO3酸化至pH值小于2進行分析。本方法采用內(nèi)標定量法，空白、標準系列和樣品溶液在進儀器分析前均通過在線加入濃度為25μg·L-1的鋰、鍺、銦、鉍內(nèi)標溶液。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測方法的選擇

現(xiàn)階段水中重金屬元素的檢測的方法主要有分光光度法、絡(luò)合滴定法、火焰原子吸收法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、石墨爐原子吸收法、原子熒光法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法等方法[2-7]。分光光度法、絡(luò)合滴定法測定水中金屬分析步驟繁瑣，檢出限高；火焰原子吸收法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法不適用于水中痕量金屬元素殘留的分析；石墨爐原子吸收法和原子熒光法在分析過程中需更換不同的待測元素?zé)?，不能同時對多種元素進行分析。電感耦合等離子體質(zhì)譜法操作簡單，可同時對水中多種元素進行分析，檢出限低，因此，本文選用電感耦合等離子體質(zhì)譜法作為水中8種元素的檢測方法。

2.2 標準曲線的測試和檢測限

按1.2儀器工作參數(shù)設(shè)置儀器，鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬標準系列溶液進入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進樣系統(tǒng)，按儀器程序進行檢測。以8種元素濃度為橫坐標，對應(yīng)其響應(yīng)值為縱坐標繪制標準曲線方程。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對3%HNO3溶液連續(xù)測定7次，計算鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬的標準偏差，取其3倍標準偏差值為各元素的檢出限，結(jié)果見表2。

表2 8種元素標準曲線方程和方法檢測限Tab.2 Equation and standard curve of 8 elements

由表2可見，鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬線性關(guān)系良好，各檢出限均低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》規(guī)定限值要求。

2.3 精密度實驗

采用本方法對濃度為8.00μg·L-1的鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬的混合標準液重復(fù)測定6次，計算8種元素的相對標準偏差，見表3。

表3 精密度試驗結(jié)果（n=6）Tab.3 Precision test results（n=6）

由表3可見，8種元素的相對標準偏差為1.49%～3.76%，本方法精密度良好。

2.4 加標回收率實驗

在空白水樣中加入適量的鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬標準液，配制濃度分別為0.50、3.00、10.0μg·L-1的加標溶液,采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法進行分析，考察方法的準確度，見表4。

由表4可見，8種元素的3種濃度的加標回收率為90.7%～106.0%，方法加標回收率滿足分析測試要求。

表4 加標回收結(jié)果Tab.4 Results of standard addition and recovery

2.5 實際樣品分析

隨機采集本地區(qū)4個點位的地表水樣加入HNO3后，按本方法進行鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬的測定，結(jié)果見表5。

表5 實際樣品測定結(jié)果（μg·L-1）Tab.5 Determination results of actual samples（μg·L-1）

由表5可知，8種元素的測試結(jié)果均低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）的標準限值要求。

3 結(jié)論

本文采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時檢測地表水中的鉛、鎘、汞、砷、鈹、銻、釩和鉬的痕量濃度，并對方法的精密性、加標回收率、檢出限等參數(shù)進行考察。實驗結(jié)果表明，本方法操作簡便快速，檢出限低，精密性和加標回收率滿足分析測試要求，實際樣品測試結(jié)果均低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》標準限值要求，可用于水中鉛、鎘、鈹、銻等痕量金屬濃度分析。