ICP—OES 測試水樣中的銀、銅、鉛、鋅的含量

劉鵬宇

【摘 要】電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-OES）靈敏度高，選擇性好，分析速度快，用樣量小，能同時進行多元素的定量和定性分析。本文對水樣中銀、銅、鉛、鋅、四種元素的最佳測試條件進行了探討，研究了元素間的干擾情況， 同時采用同心霧化器、軸向觀測方式以及結合多元光譜擬合（MSF）校正技術，減少了背景干擾，提高了分析靈敏度，降低了各元素的檢出限值，并進行了準確度、精密度實驗，結果均符合質量要求。

【關鍵詞】ICP-OES；水；銀；銅；鉛；鋅

1 試驗部分

1.1 主要儀器

電感耦合等離子體原子發射光譜儀（美國PE公司）型號：Optima7000DV。

（1）高頻發生器；（2）分光系統；（3）等離子體觀測方式；（4）進樣系統；（5）軟件平臺；（6）檢測系統。

1.2 主要試劑

標準溶液：國家標準物質研究中心配制的銀、銅、鉛、鋅標準溶液，濃度值分別為1000mg/L。混合工作標準溶液：用以上四種元素的標準溶液為母液，稀釋不同的倍數制備銀銅鉛鋅混合標準溶液系列，濃度值見表1

1.3 儀器最佳工作條件的選擇

1.3.1 工作功率的確定

保持其他參數不變，發生器工作功率在1000～1350W 范圍內變動，吸入標液的信背比隨功率變化。結果表明，當工作功率為1300W 時，信背比（Il/ib）最佳。功率大于1300W時，由于光譜背景增加較快，導致信背比下降。試驗選擇工作功率為1300W。

1.3.2 輔助氣流量的確定

調節發生器的功率為1300W，將輔助氣流量從0.1L/min 增加至0.30L/min。結果表明，當輔助氣流量在0.16～0.25L/min 時，信背比最好。試驗選擇輔助氣流量為0.20L/min。

1.3.3 載氣壓力的確定

載氣壓力的確定發生器功率為1300W ，輔助氣流量為0.20L/min 時，改變載氣壓力。結果表明，載氣壓力在0.60～0.80MPa范圍內變動時，信背比最好。試驗選擇載氣壓力為0.70MPa。

1.3.4 最佳工作條件

儀器名稱：電感耦合等離子體原子發射光譜儀（美國PE公司）型號：Optima7000DV

冷卻氣流量：15L/min 輔助氣流量：0.20L/min 載氣流量：0.80L/min

試液提升量：1.50L/min 冷卻水水溫：20℃左右 氬氣輸出壓力：0.6-0.8Mpa

波長范圍：160～900nm 高頻功率：1300W 室內溫度：22℃±2℃

濕度：≤50% 觀測方向：水平方向（軸向） 霧化器：十字交叉（同心）

1.4 樣品預處理

（1）測定溶解態元素

樣品采集后立即通過0.45um濾膜過濾，棄去初始的50～100ml溶液，收集所需的濾液并用（1+1）硝酸把溶液酸度調節至PH<2。

（2）測定元素總量

取一定體積的均勻樣品（地表水自然沉降30min取上層非沉降部分），加入（1+1）硝酸若干毫升（視取樣體積而定，通常每100mL樣品加5.0mL硝酸）置于電熱板上加熱消解，確保溶液不沸騰，緩慢加熱至近干（注意：防止溶液干涸）取下冷卻，反復進行這一過程，直到試樣溶液顏色變淺或穩定不變。冷卻后，加入硝酸若干毫升，再加入少量水，置于電熱板上繼續加熱使殘渣溶解。冷卻后用水定容至原取樣體積，使溶液保持5%的硝酸酸度。

1.5 試樣分析

在選定的最佳工作條件下，待光源穩定后，將標準溶液依次吸收，制定標準溶液，然后再將酸化后的水樣以同樣的方法直接測定，由于譜線重疊干擾較少，因此采用直接干擾校正法進行背景校正。

2 結果與討論

2.1 觀測方向的選擇

觀測方式有垂直方式和水平方式。徑向觀測即垂直觀測，其分析性能在測定易受易電離元素（如：堿金屬 、堿土金屬）干擾和基體效應影響的元素時要遠遠高于水平觀測，而水平觀測可以接受比較強的發射信號，保證較低的檢出限和背景強度（即背景等效濃度比較小），具有較高的信背比及較低檢出限的優點。因此，本方法選擇軸向觀測。

2.2 元素檢出限和最低檢測質量濃度的確定

在低濃度情況下，Ag、Cu、Pb、Zn四個元素配成混合標準溶液，彼此間不會互相干擾，表2是根據表1所列的濃度配制的混合標準溶液進行實驗，測定出各元素的檢出限，以及最低質量檢測濃度。

從表2可以看出，采用同心霧化器，軸向觀測方式，以及結合多元光譜擬合校正技術，使儀器增加了取樣信息，減少了背景干擾，提高了分析靈敏度，降低了檢出限。

2.3 精密度實驗

按本方法工作條件對樣品做10次平行測定，相對標準偏差（RSD）均<5%，說明本方法的精密度很好，能滿足測定要求。結果見表3。

2.4 回收率試驗

為了確證分析結果的可靠性，了解水樣中有無干擾元素存在，配制各元素的加標樣品，進行回收率試驗。在水樣中加入一定量的銀、銅、鉛、鋅標準，按分析方法測定，其回收率在98.1%～101%之間。說明本法準確度能滿足要求。結果見表4。

3 干擾試驗

3.1 光譜干擾

光譜干擾是ICP光譜法中最重要的干擾之一。通過正確選擇分析線，采用直接干擾校正法扣除背景干擾可以獲得滿意結果。還可以利用MSF的功能改善檢出限和精度。創建MSF模型只需創建由空白光譜和分析物光譜組成的兩組分模型。

3.2 共存元素干擾

由于水源水及飲用水相對比較純凈，金屬元素含量比較低，對銀銅鉛鋅均無干擾。對飲用水和水源中含量較高的鐵、錳、鋅、鋁、鉀、鈉、鈣、鎂進行干擾實驗。結果表明5mg/L的錳，3mg/L的鐵，2.0mg/L的鋅，5.0mg/L的鋁，20mg/L的鉀和20mg/L的鈉，50mg/L的鈣和50mg/L的鎂均不干擾飲用水和水源中的銀銅鉛鋅的測定。

3.3 試劑酸度對ICP-OES的干擾效應主要表現

提升率及其中元素的譜線強度均低于水溶液，隨著酸度增加，譜線強度顯著下降，各種無機酸的影響并不相同，按下列順序遞增：HCL HNO3 HCLO4 H3PO4 H2SO4譜線強度的變化與提升率的變化成正比例。由于水源水及飲用水相對比較純凈，對銀銅鉛鋅均無干擾。

【參考文獻】

[1]馬成龍，王中厚.近代原子光譜分析[M].遼寧大學出版社，1989：243.

[2]國家環保保護局《水和廢水監測分析法》編委會，編.水和廢水監測分析方法[M].4版.北京：中國環境科學出版社，2002：291-298.

[3]美國Perkin Elmer 公司.ICP-OES光譜儀方法手冊[S].1997：165.

[責任編輯：丁艷]

【摘 要】電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-OES）靈敏度高，選擇性好，分析速度快，用樣量小，能同時進行多元素的定量和定性分析。本文對水樣中銀、銅、鉛、鋅、四種元素的最佳測試條件進行了探討，研究了元素間的干擾情況， 同時采用同心霧化器、軸向觀測方式以及結合多元光譜擬合（MSF）校正技術，減少了背景干擾，提高了分析靈敏度，降低了各元素的檢出限值，并進行了準確度、精密度實驗，結果均符合質量要求。

【關鍵詞】ICP-OES；水；銀；銅；鉛；鋅

1 試驗部分

1.1 主要儀器

電感耦合等離子體原子發射光譜儀（美國PE公司）型號：Optima7000DV。

（1）高頻發生器；（2）分光系統；（3）等離子體觀測方式；（4）進樣系統；（5）軟件平臺；（6）檢測系統。

1.2 主要試劑

標準溶液：國家標準物質研究中心配制的銀、銅、鉛、鋅標準溶液，濃度值分別為1000mg/L。混合工作標準溶液：用以上四種元素的標準溶液為母液，稀釋不同的倍數制備銀銅鉛鋅混合標準溶液系列，濃度值見表1

1.3 儀器最佳工作條件的選擇

1.3.1 工作功率的確定

保持其他參數不變，發生器工作功率在1000～1350W 范圍內變動，吸入標液的信背比隨功率變化。結果表明，當工作功率為1300W 時，信背比（Il/ib）最佳。功率大于1300W時，由于光譜背景增加較快，導致信背比下降。試驗選擇工作功率為1300W。

1.3.2 輔助氣流量的確定

調節發生器的功率為1300W，將輔助氣流量從0.1L/min 增加至0.30L/min。結果表明，當輔助氣流量在0.16～0.25L/min 時，信背比最好。試驗選擇輔助氣流量為0.20L/min。

1.3.3 載氣壓力的確定

載氣壓力的確定發生器功率為1300W ，輔助氣流量為0.20L/min 時，改變載氣壓力。結果表明，載氣壓力在0.60～0.80MPa范圍內變動時，信背比最好。試驗選擇載氣壓力為0.70MPa。

1.3.4 最佳工作條件

儀器名稱：電感耦合等離子體原子發射光譜儀（美國PE公司）型號：Optima7000DV

冷卻氣流量：15L/min 輔助氣流量：0.20L/min 載氣流量：0.80L/min

試液提升量：1.50L/min 冷卻水水溫：20℃左右 氬氣輸出壓力：0.6-0.8Mpa

波長范圍：160～900nm 高頻功率：1300W 室內溫度：22℃±2℃

濕度：≤50% 觀測方向：水平方向（軸向） 霧化器：十字交叉（同心）

1.4 樣品預處理

（1）測定溶解態元素

樣品采集后立即通過0.45um濾膜過濾，棄去初始的50～100ml溶液，收集所需的濾液并用（1+1）硝酸把溶液酸度調節至PH<2。

（2）測定元素總量

取一定體積的均勻樣品（地表水自然沉降30min取上層非沉降部分），加入（1+1）硝酸若干毫升（視取樣體積而定，通常每100mL樣品加5.0mL硝酸）置于電熱板上加熱消解，確保溶液不沸騰，緩慢加熱至近干（注意：防止溶液干涸）取下冷卻，反復進行這一過程，直到試樣溶液顏色變淺或穩定不變。冷卻后，加入硝酸若干毫升，再加入少量水，置于電熱板上繼續加熱使殘渣溶解。冷卻后用水定容至原取樣體積，使溶液保持5%的硝酸酸度。

1.5 試樣分析

在選定的最佳工作條件下，待光源穩定后，將標準溶液依次吸收，制定標準溶液，然后再將酸化后的水樣以同樣的方法直接測定，由于譜線重疊干擾較少，因此采用直接干擾校正法進行背景校正。

2 結果與討論

2.1 觀測方向的選擇

觀測方式有垂直方式和水平方式。徑向觀測即垂直觀測，其分析性能在測定易受易電離元素（如：堿金屬 、堿土金屬）干擾和基體效應影響的元素時要遠遠高于水平觀測，而水平觀測可以接受比較強的發射信號，保證較低的檢出限和背景強度（即背景等效濃度比較小），具有較高的信背比及較低檢出限的優點。因此，本方法選擇軸向觀測。

2.2 元素檢出限和最低檢測質量濃度的確定

在低濃度情況下，Ag、Cu、Pb、Zn四個元素配成混合標準溶液，彼此間不會互相干擾，表2是根據表1所列的濃度配制的混合標準溶液進行實驗，測定出各元素的檢出限，以及最低質量檢測濃度。

從表2可以看出，采用同心霧化器，軸向觀測方式，以及結合多元光譜擬合校正技術，使儀器增加了取樣信息，減少了背景干擾，提高了分析靈敏度，降低了檢出限。

2.3 精密度實驗

按本方法工作條件對樣品做10次平行測定，相對標準偏差（RSD）均<5%，說明本方法的精密度很好，能滿足測定要求。結果見表3。

2.4 回收率試驗

為了確證分析結果的可靠性，了解水樣中有無干擾元素存在，配制各元素的加標樣品，進行回收率試驗。在水樣中加入一定量的銀、銅、鉛、鋅標準，按分析方法測定，其回收率在98.1%～101%之間。說明本法準確度能滿足要求。結果見表4。

3 干擾試驗

3.1 光譜干擾

光譜干擾是ICP光譜法中最重要的干擾之一。通過正確選擇分析線，采用直接干擾校正法扣除背景干擾可以獲得滿意結果。還可以利用MSF的功能改善檢出限和精度。創建MSF模型只需創建由空白光譜和分析物光譜組成的兩組分模型。

3.2 共存元素干擾

由于水源水及飲用水相對比較純凈，金屬元素含量比較低，對銀銅鉛鋅均無干擾。對飲用水和水源中含量較高的鐵、錳、鋅、鋁、鉀、鈉、鈣、鎂進行干擾實驗。結果表明5mg/L的錳，3mg/L的鐵，2.0mg/L的鋅，5.0mg/L的鋁，20mg/L的鉀和20mg/L的鈉，50mg/L的鈣和50mg/L的鎂均不干擾飲用水和水源中的銀銅鉛鋅的測定。

3.3 試劑酸度對ICP-OES的干擾效應主要表現

提升率及其中元素的譜線強度均低于水溶液，隨著酸度增加，譜線強度顯著下降，各種無機酸的影響并不相同，按下列順序遞增：HCL HNO3 HCLO4 H3PO4 H2SO4譜線強度的變化與提升率的變化成正比例。由于水源水及飲用水相對比較純凈，對銀銅鉛鋅均無干擾。

【參考文獻】

[1]馬成龍，王中厚.近代原子光譜分析[M].遼寧大學出版社，1989：243.

[2]國家環保保護局《水和廢水監測分析法》編委會，編.水和廢水監測分析方法[M].4版.北京：中國環境科學出版社，2002：291-298.

[3]美國Perkin Elmer 公司.ICP-OES光譜儀方法手冊[S].1997：165.

[責任編輯：丁艷]

【摘 要】電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-OES）靈敏度高，選擇性好，分析速度快，用樣量小，能同時進行多元素的定量和定性分析。本文對水樣中銀、銅、鉛、鋅、四種元素的最佳測試條件進行了探討，研究了元素間的干擾情況， 同時采用同心霧化器、軸向觀測方式以及結合多元光譜擬合（MSF）校正技術，減少了背景干擾，提高了分析靈敏度，降低了各元素的檢出限值，并進行了準確度、精密度實驗，結果均符合質量要求。

【關鍵詞】ICP-OES；水；銀；銅；鉛；鋅

1 試驗部分

1.1 主要儀器

電感耦合等離子體原子發射光譜儀（美國PE公司）型號：Optima7000DV。

（1）高頻發生器；（2）分光系統；（3）等離子體觀測方式；（4）進樣系統；（5）軟件平臺；（6）檢測系統。

1.2 主要試劑

標準溶液：國家標準物質研究中心配制的銀、銅、鉛、鋅標準溶液，濃度值分別為1000mg/L。混合工作標準溶液：用以上四種元素的標準溶液為母液，稀釋不同的倍數制備銀銅鉛鋅混合標準溶液系列，濃度值見表1

1.3 儀器最佳工作條件的選擇

1.3.1 工作功率的確定

保持其他參數不變，發生器工作功率在1000～1350W 范圍內變動，吸入標液的信背比隨功率變化。結果表明，當工作功率為1300W 時，信背比（Il/ib）最佳。功率大于1300W時，由于光譜背景增加較快，導致信背比下降。試驗選擇工作功率為1300W。

1.3.2 輔助氣流量的確定

調節發生器的功率為1300W，將輔助氣流量從0.1L/min 增加至0.30L/min。結果表明，當輔助氣流量在0.16～0.25L/min 時，信背比最好。試驗選擇輔助氣流量為0.20L/min。

1.3.3 載氣壓力的確定

載氣壓力的確定發生器功率為1300W ，輔助氣流量為0.20L/min 時，改變載氣壓力。結果表明，載氣壓力在0.60～0.80MPa范圍內變動時，信背比最好。試驗選擇載氣壓力為0.70MPa。

1.3.4 最佳工作條件

儀器名稱：電感耦合等離子體原子發射光譜儀（美國PE公司）型號：Optima7000DV

冷卻氣流量：15L/min 輔助氣流量：0.20L/min 載氣流量：0.80L/min

試液提升量：1.50L/min 冷卻水水溫：20℃左右 氬氣輸出壓力：0.6-0.8Mpa

波長范圍：160～900nm 高頻功率：1300W 室內溫度：22℃±2℃

濕度：≤50% 觀測方向：水平方向（軸向） 霧化器：十字交叉（同心）

1.4 樣品預處理

（1）測定溶解態元素

樣品采集后立即通過0.45um濾膜過濾，棄去初始的50～100ml溶液，收集所需的濾液并用（1+1）硝酸把溶液酸度調節至PH<2。

（2）測定元素總量

取一定體積的均勻樣品（地表水自然沉降30min取上層非沉降部分），加入（1+1）硝酸若干毫升（視取樣體積而定，通常每100mL樣品加5.0mL硝酸）置于電熱板上加熱消解，確保溶液不沸騰，緩慢加熱至近干（注意：防止溶液干涸）取下冷卻，反復進行這一過程，直到試樣溶液顏色變淺或穩定不變。冷卻后，加入硝酸若干毫升，再加入少量水，置于電熱板上繼續加熱使殘渣溶解。冷卻后用水定容至原取樣體積，使溶液保持5%的硝酸酸度。

1.5 試樣分析

在選定的最佳工作條件下，待光源穩定后，將標準溶液依次吸收，制定標準溶液，然后再將酸化后的水樣以同樣的方法直接測定，由于譜線重疊干擾較少，因此采用直接干擾校正法進行背景校正。

2 結果與討論

2.1 觀測方向的選擇

觀測方式有垂直方式和水平方式。徑向觀測即垂直觀測，其分析性能在測定易受易電離元素（如：堿金屬 、堿土金屬）干擾和基體效應影響的元素時要遠遠高于水平觀測，而水平觀測可以接受比較強的發射信號，保證較低的檢出限和背景強度（即背景等效濃度比較小），具有較高的信背比及較低檢出限的優點。因此，本方法選擇軸向觀測。

2.2 元素檢出限和最低檢測質量濃度的確定

在低濃度情況下，Ag、Cu、Pb、Zn四個元素配成混合標準溶液，彼此間不會互相干擾，表2是根據表1所列的濃度配制的混合標準溶液進行實驗，測定出各元素的檢出限，以及最低質量檢測濃度。

從表2可以看出，采用同心霧化器，軸向觀測方式，以及結合多元光譜擬合校正技術，使儀器增加了取樣信息，減少了背景干擾，提高了分析靈敏度，降低了檢出限。

2.3 精密度實驗

按本方法工作條件對樣品做10次平行測定，相對標準偏差（RSD）均<5%，說明本方法的精密度很好，能滿足測定要求。結果見表3。

2.4 回收率試驗

為了確證分析結果的可靠性，了解水樣中有無干擾元素存在，配制各元素的加標樣品，進行回收率試驗。在水樣中加入一定量的銀、銅、鉛、鋅標準，按分析方法測定，其回收率在98.1%～101%之間。說明本法準確度能滿足要求。結果見表4。

3 干擾試驗

3.1 光譜干擾

光譜干擾是ICP光譜法中最重要的干擾之一。通過正確選擇分析線，采用直接干擾校正法扣除背景干擾可以獲得滿意結果。還可以利用MSF的功能改善檢出限和精度。創建MSF模型只需創建由空白光譜和分析物光譜組成的兩組分模型。

3.2 共存元素干擾

由于水源水及飲用水相對比較純凈，金屬元素含量比較低，對銀銅鉛鋅均無干擾。對飲用水和水源中含量較高的鐵、錳、鋅、鋁、鉀、鈉、鈣、鎂進行干擾實驗。結果表明5mg/L的錳，3mg/L的鐵，2.0mg/L的鋅，5.0mg/L的鋁，20mg/L的鉀和20mg/L的鈉，50mg/L的鈣和50mg/L的鎂均不干擾飲用水和水源中的銀銅鉛鋅的測定。

3.3 試劑酸度對ICP-OES的干擾效應主要表現

提升率及其中元素的譜線強度均低于水溶液，隨著酸度增加，譜線強度顯著下降，各種無機酸的影響并不相同，按下列順序遞增：HCL HNO3 HCLO4 H3PO4 H2SO4譜線強度的變化與提升率的變化成正比例。由于水源水及飲用水相對比較純凈，對銀銅鉛鋅均無干擾。

【參考文獻】

[1]馬成龍，王中厚.近代原子光譜分析[M].遼寧大學出版社，1989：243.

[2]國家環保保護局《水和廢水監測分析法》編委會，編.水和廢水監測分析方法[M].4版.北京：中國環境科學出版社，2002：291-298.

[3]美國Perkin Elmer 公司.ICP-OES光譜儀方法手冊[S].1997：165.

[責任編輯：丁艷]