電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定水中13種金屬元素

摘要：以電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為分析儀器，建立水中13種金屬元素的分析方法。試驗(yàn)結(jié)果表明：建立的方法各種金屬元素校準(zhǔn)曲線線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999；檢出限低，為0.01～0.26 μg/L；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小，均小于3%；準(zhǔn)確度高，加標(biāo)回收率在92.3%～105.9%。該方法適合環(huán)境水樣的日常檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體質(zhì)譜儀；金屬元素；水

中圖分類號(hào)：X834 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）07-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.013

Determination of 13 Metal Elements in Water by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

XIA Haijun， LING Chenhui， HAO Lulu

（Anhui Xuancheng Ecological Environment Mmonitoring Center， Xuancheng 242000， China）

Abstract： An inductively coupled plasma mass spectrometer was used as the analytical instrument to establish the analytical methods for 13 metal elements in water. The results showed that： the calibration curves of the established method were linear with the correlation coefficients greater than 0.999; the detection limits were low， ranging from"0.01～0.26 μg/L; the relative standard deviations were small， all of them were less than 3%; and the accuracy was high， with the recoveries of spiked standards in the range of 92.3%～105.9%. The method is suitable for the routine testing of environmental water samples.

Keywords： inductively coupled plasma mass spectrometry; metal element; water

水是寶貴的自然資源，是人們賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)。但是，隨著人們活動(dòng)的不斷增加，水資源受到了嚴(yán)重污染，對(duì)整個(gè)地球生態(tài)系統(tǒng)造成了不可逆轉(zhuǎn)的影響。通過(guò)開展地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，可以為政府決策和管理提供相關(guān)數(shù)據(jù)支持，有利于水資源的保護(hù)。采礦、廢氣排放、污水灌溉以及使用重金屬超標(biāo)制品等人為因素易引發(fā)重金屬及其化合物污染。重金屬對(duì)人體的危害，急性期主要表現(xiàn)為胃腸道、肝、腎等多器官損傷，慢性中毒主要表現(xiàn)為血液系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)損傷。同時(shí)，當(dāng)生物體攝入含有重金屬的食物或水時(shí)，重金屬會(huì)在其體內(nèi)富集，這些重金屬會(huì)隨著食物鏈不斷富集，產(chǎn)生生物放大效應(yīng)。因此，監(jiān)測(cè)重金屬及其化合物造成的環(huán)境污染成為重點(diǎn)工作。

目前，水中重金屬常用的分析方法有原子熒光法[1]、火焰原子吸收分光光度法[2]、石墨爐原子吸收分光光度法[3]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[4]和電感耦合等離子體質(zhì)譜法[5]等。電感耦合等離子體質(zhì)譜分析是近年來(lái)發(fā)展和普及最為迅速的重金屬分析技術(shù)之一，與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，不僅具有實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)定、檢出限更低、靈敏度更高、操作更加簡(jiǎn)便、分析速度更快、動(dòng)態(tài)范圍廣等特點(diǎn)，而且具有良好的準(zhǔn)確度和精密度，能夠更加快速準(zhǔn)確測(cè)定環(huán)境樣品中各類重金屬。電感耦合等離子體質(zhì)譜法用于超痕量分析，滿足日益增長(zhǎng)的環(huán)境管理要求。

1 試驗(yàn)條件

1.1 儀器與試劑

主要儀器為電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。試劑有電子級(jí)硝酸，純凈水，銅、鋅、鉛、鎘、鐵、錳、鈹、鎳、釩、鉬、鈷、銻、鋇等13種金屬元素有證混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，銠、錸為內(nèi)標(biāo)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，質(zhì)譜儀調(diào)諧溶液，高純氬氣。

1.2 儀器條件

射頻功率為1300 W，載氣流量為0.95 L/min，輔助氣流量為1.2 L/min，進(jìn)樣時(shí)間為30 s，穩(wěn)定時(shí)間為20 s，采樣時(shí)間為20 s，重復(fù)次數(shù)為3次。

2 試驗(yàn)步驟

2.1 校準(zhǔn)曲線的繪制

配制13種金屬元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，在容量瓶中取一定體積的標(biāo)準(zhǔn)使用液，使用硝酸溶液配制系列校準(zhǔn)曲線，建議銅、鋅、鉛、鎘、鐵、錳、鈹、鎳、釩、鉬、鈷、銻、鋇13種金屬元素的每種元素濃度分別配制為0.0 μg/L、20.0 μg/L、40.0 μg/L、60.0 μg/L、80.0 μg/L、100.0 μg/L。內(nèi)標(biāo)元素標(biāo)準(zhǔn)使用溶液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，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液，以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，以樣品信號(hào)與內(nèi)標(biāo)信號(hào)的比值為縱坐標(biāo)建立校準(zhǔn)曲線。用線性回歸分析方法求得其斜率和截距，用于計(jì)算樣品含量。

13種金屬元素校準(zhǔn)曲線和相關(guān)系數(shù)如表1所示。

由表1可知，13種金屬元素校準(zhǔn)曲線線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 試樣的測(cè)定

每個(gè)試樣測(cè)定前，先用濃度為2%的硝酸溶液沖洗系統(tǒng)直到信號(hào)降至最低，待分析信號(hào)穩(wěn)定后方可開始測(cè)定。試樣測(cè)定時(shí)應(yīng)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)使用溶液。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)室空白試樣的測(cè)定

按照與試樣相同的測(cè)定條件，測(cè)定實(shí)驗(yàn)室空白試樣。

3 結(jié)果與分析

3.1 檢出限測(cè)定

配制濃度為5.00 μg/L的13種金屬元素混合溶液，并進(jìn)行10次測(cè)定。13種金屬元素方法檢出限如表2所示。由表2可知，13種金屬元素方法檢出限為0.01～0.26 μg/L。

3.2 精密度測(cè)定

對(duì)13種金屬元素濃度分別為20.0 μg/L、40.0 μg/L、100.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行了6次測(cè)定。濃度為20.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液13種金屬元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差如表3所示，濃度為40.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液13種金屬元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差如表4所示，濃度為100.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液13種金屬元素相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差如表5所示。

由表3、表4、表5可知，13種金屬元素濃度分別為20.0 μg/L、40.0 μg/L、100.0 μg/L時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.20%～2.43%、0.84%～1.70%、0.42%～2.93%。

3.3 準(zhǔn)確度測(cè)定

對(duì)13種金屬元素進(jìn)行空白加標(biāo)回收試驗(yàn)，加標(biāo)回收率結(jié)果如表6所示。由表6可知，13種金屬元素的加標(biāo)回收率范圍為92.3%～105.9%。

4 結(jié)論

以電感耦合等離子體質(zhì)譜儀為分析儀器，建立水中13種金屬元素的分析方法，能夠精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)水中13種金屬元素的檢測(cè)，適合環(huán)境水樣的日常檢測(cè)。試驗(yàn)所用器皿須用硝酸溶液浸泡至少12 h，用去離子水沖洗干凈后方可使用。豐度較大的同位素會(huì)產(chǎn)生拖尾峰，影響相鄰質(zhì)量峰的測(cè)定，可通過(guò)調(diào)整質(zhì)譜儀的分辨率減少這種干擾。在連續(xù)分析濃度差異較大的樣品時(shí)，樣品中待測(cè)元素易沉積并滯留在真空界面、噴霧腔和霧化器上會(huì)導(dǎo)致記憶干擾，可通過(guò)延長(zhǎng)樣品間的洗滌時(shí)間來(lái)避免這類干擾的發(fā)生。

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