電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定生活飲用水中的7種金屬元素含量

閆素華

摘 要：目的：建立電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定生活飲用水中鋁、鎘、銅、鐵、錳、鉛和鋅7種金屬元素含量的分析方法。方法：優(yōu)化儀器工作參數(shù)條件，選用Bi、Ge、In、Sc液體標(biāo)準(zhǔn)樣品作為內(nèi)標(biāo)，依次將試劑空白、標(biāo)準(zhǔn)系列、生活飲用水上機(jī)分析，用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定。結(jié)果：通過(guò)優(yōu)化儀器工作條件，7種元素各自選擇合適的內(nèi)標(biāo)，克服了檢測(cè)過(guò)程中存在的質(zhì)譜與非質(zhì)譜干擾，方法的線性關(guān)系良好，檢測(cè)限、定量限滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，各元素加標(biāo)回收率為91.4%～104.9%，RSD為0.98%～4.52%。結(jié)論：該方法操作簡(jiǎn)便、靈敏度高、結(jié)果準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好，可用于生活飲用水中多種金屬元素的分析檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體質(zhì)譜法；生活飲用水；金屬元素

Abstract： Objective： To establish an analytical method for the determination of seven metal elements， including aluminum， cadmium， copper， iron， manganese， lead， and zinc， in drinking water by inductively coupled plasma mass spectrometry. Method： Optimize the working parameter conditions of the instrument， select Bi， Ge， In， Sc liquid standard samples as internal standards， and sequentially analyze the reagent blank， standard series， and drinking water on the machine. Determine using inductively coupled plasma mass spectrometry. Result： By optimizing the working conditions of the instrument， suitable internal standards were selected for each of the 7 elements， overcoming the interference of mass spectrometry and non mass spectrometry during the detection process. The linear relationship of the method was good， and the detection and quantification limits met the relevant standard requirements. The recovery rates of each element were 91.4% to 104.9%， and RSD was 0.98% to 4.52%. Conclusion： This method is easy to operate， has high sensitivity， accurate results， and good reproducibility， and can be used for the analysis and detection of various metal elements in drinking water.

Keywords： inductively coupled plasma mass spectrometry; drinking water; metallic element

水資源作為人類生產(chǎn)生活中非常重要的自然資源，關(guān)注飲水健康是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的大事，強(qiáng)化水質(zhì)監(jiān)管、提升水質(zhì)抽檢能力勢(shì)在必行[1]。金屬元素是水質(zhì)檢測(cè)中極具代表性的指標(biāo)，在當(dāng)前城市化、工業(yè)化疊加現(xiàn)代化的發(fā)展背景下，由金屬元素引起的水質(zhì)污染愈發(fā)引起關(guān)注。長(zhǎng)期攝入被重金屬污染的生活飲用水，重金屬在體內(nèi)不斷蓄積，會(huì)導(dǎo)致慢性中毒，嚴(yán)重危害人體健康，因此建立操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確高效的生活飲用水中金屬元素的檢測(cè)方法非常重要[2-4]。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法是一種靈敏度高、檢出限低、重現(xiàn)性好，可以多元素同時(shí)檢測(cè)的分析方法，已廣泛應(yīng)用于食品、環(huán)境、水質(zhì)等多個(gè)檢測(cè)領(lǐng)域[5]。本研究參照《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 第6部分：金屬和類金屬指標(biāo)》（GB/T 5750.6—2023）[6]，建立電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定生活飲用水中的鋁（Al）、鎘（Cd）、銅（Cu）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鉛（Pb）、鋅（Zn）7種金屬元素的分析方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

Al、Cd、Cu、Fe、Mn、Pb、Zn液體標(biāo)準(zhǔn)樣品（編號(hào)：GNM-M071085-2013，濃度均為1 000 μg·mL-1，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；Bi、Ge、In、Sc液體標(biāo)準(zhǔn)樣品（編號(hào)：GNM-M041207-2013，濃度均為100 μg·mL-1，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；Be、Ce、Fe、Li、In、Mg、Pb、U調(diào)諧液（編號(hào)：BY-5051，各元素濃度為1 μg·L-1，美國(guó)PE公司）；硝酸（優(yōu)級(jí)純，南京化學(xué)試劑股份有限公司）；實(shí)驗(yàn)用水為一級(jí)超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

NexION300Q電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)PE公司）；FSI-III-20C普力菲爾超純水機(jī)（上海富詩(shī)特環(huán)?？萍加邢薰荆?；SL-1MLPL+移液器、SL-10MLPL+移液器（瑞士梅特勒-托利多公司）。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)使用溶液配制

吸取10.00 mL Al、Cd、Cu、Fe、Mn、Pb、Zn液體標(biāo)準(zhǔn)樣品于100 mL容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至刻度，配制成7種元素濃度均為100 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)中間液。再吸取1.00 mL標(biāo)準(zhǔn)中間液于100 mL容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至刻度，配制成7種元素濃度均為1.00 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)使用液。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)工作系列配制

分別吸取一定量的7種元素濃度均為1.00 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)使用液于10 mL容量瓶中，用1%硝酸溶液定容至刻度，配制成7種元素濃度均為0 μg·L-1、0.50 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10.0 μg·L-1、50.0 μg·L-1、100 μg·L-1、200 μg·L-1和500 μg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)工作系列溶液。

1.4 測(cè)定方法

開(kāi)機(jī)，連接蠕動(dòng)泵，抽真空，點(diǎn)炬，儀器經(jīng)調(diào)諧液檢測(cè)正常后，選擇待測(cè)定元素，引入在線內(nèi)標(biāo)溶液，待內(nèi)標(biāo)靈敏度符合要求后，依次將試劑空白、標(biāo)準(zhǔn)系列、樣品溶液上機(jī)測(cè)定，根據(jù)待測(cè)元素選擇各自的內(nèi)標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過(guò)線性回歸方程進(jìn)行定量分析。

1.5 儀器工作條件

ICP射頻功率：1 250 W；霧化氣流量：0.83 L·min-1；輔助氣流量：1.2 L·min-1；等離子體氣流量：18 mL·min-1；霧化器：同心霧化器；采樣錐/截取錐：鎳錐；采樣深度：8～10 mm；掃描/讀數(shù)：20；重復(fù)測(cè)定：3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 干擾及消除

電感耦合等離子體質(zhì)譜（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）測(cè)定金屬元素的過(guò)程中存在質(zhì)譜干擾（包括同量異位素、多原子離子及雙電荷干擾等）和非質(zhì)譜干擾（包括物理、易電離及重質(zhì)量元素干擾等）。質(zhì)譜干擾可通過(guò)1 μg·L-1的Be、Ce、Fe、Li、In、Mg、Pb、U調(diào)諧液優(yōu)化儀器條件來(lái)消除，以提高各個(gè)待測(cè)元素的檢測(cè)靈敏度；非質(zhì)譜干擾通常采用稀釋樣品、選擇合適內(nèi)標(biāo)、分離基體等方法校正。經(jīng)過(guò)測(cè)試，本方法采用在線加入內(nèi)標(biāo)溶液，測(cè)定Al、Cu、Fe、Mn元素用Sc作內(nèi)標(biāo)；測(cè)定Zn用Ge作內(nèi)標(biāo)；測(cè)定Cd用In作內(nèi)標(biāo)；測(cè)定Pb用Bi作內(nèi)標(biāo)，各個(gè)元素測(cè)定的靈敏度與準(zhǔn)確度較高。

2.2 線性關(guān)系與檢出限

將配制好的Al、Cd、Cu、Fe、Mn、Pb和Zn元素標(biāo)準(zhǔn)工作系列溶液在1.5儀器工作條件下上機(jī)測(cè)定，選取各元素線性范圍，由儀器工作站自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，計(jì)算線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)，7種元素在各自的線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。選取各元素工作曲線最低濃度的溶液，對(duì)其連續(xù)測(cè)定7次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差S，乘以3.143得出檢出限，定量限為方法檢出限的4倍，結(jié)果見(jiàn)表1，滿足方法定性與定量檢測(cè)需求。

2.3 加標(biāo)回收率與精密度

向經(jīng)過(guò)ICP-MS測(cè)定不含Al、Cd、Cu、Fe、Mn、Pb和Zn元素的陰性生活飲用水樣品中，分別添加低、中、高3個(gè)濃度水平的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照試驗(yàn)方法條件對(duì)每個(gè)濃度水平平行測(cè)定7次，加標(biāo)回收率與精密度結(jié)果見(jiàn)表2。由表中數(shù)據(jù)可看出，該方法的加標(biāo)回收率在91.4%～104.9%，RSD為0.98%～4.52%，滿足GB 5009.295—2023[7]及GB/T 5750.6—2023中對(duì)方法準(zhǔn)確度和精密度的要求，可以滿足檢測(cè)需求。

3 結(jié)論

本研究參照GB/T 5750.6—2023，建立了電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定生活飲用水中的Al、Cd、Cu、Fe、Mn、Pb和Zn 7種金屬元素含量的分析方法。通過(guò)優(yōu)化儀器條件、選取合適內(nèi)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了多種金屬元素同時(shí)分析，且7種元素在各自的線性范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，方法檢出限較低，加標(biāo)回收率在91.4%～104.9%，RSD均小于5%，操作簡(jiǎn)便、結(jié)果準(zhǔn)確、重現(xiàn)性好，可以滿足水質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)生活飲用水中多種金屬元素準(zhǔn)確、快速、高通量的檢測(cè)需求，大大地縮短了檢測(cè)周期，有助于水質(zhì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)提質(zhì)增效，高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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