ICP-MS法測定地表水中7種重金屬元素含量

劉衛(wèi)麗，劉歡歡，胡慧潔，趙昌平，趙 杰　(江蘇省蘇州國環(huán)環(huán)境檢測有限公司，江蘇蘇州 215000)

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ICP-MS法測定地表水中7種重金屬元素含量

劉衛(wèi)麗，劉歡歡，胡慧潔，趙昌平，趙 杰(江蘇省蘇州國環(huán)環(huán)境檢測有限公司，江蘇蘇州 215000)

摘要[目的]建立電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)同時測定地表水中7種重金屬元素含量的方法。[方法]采用ICP-MS 法，用2% HNO3配制Cd、Cr、Cu、Se、Pb、Zn、Hg濃度為0、5.0、10.0、20.0、40.0、50.0 μg/L的標準系列，以(45)Sc、(74)Ge、(115)In、(185)Re作在線內(nèi)標，調(diào)節(jié)儀器測定參數(shù)，測定地表水環(huán)境質(zhì)量標準基本項目中的重金屬元素含量。[結(jié)果] ICP-MS 法測定的7種重金屬含量元素的線性相關(guān)系數(shù)均> 0.999 0，標準樣品的測定值均在保證值范圍內(nèi)，加標回收率為95.5%～102.0%。[結(jié)論]ICP-MS法具有操作簡便、干擾少、分析速度快、靈敏度高、結(jié)果準確可靠等優(yōu)點，是測定地表水中重金屬元素含量的理想方法。

關(guān)鍵詞金屬元素含量；電感耦合等離子體質(zhì)譜法；地表水

Simultaneous Determination of 7 Heavy Metal Elements in Surface Water by ICP-MS

LIU Wei-li, LIU Huan-huan, HU Hui-jie et al

(Suzhou Guohuan Environment Detection Co. Ltd, Suzhou, Jiangsu 215000)

Abstract[Objective] To establish an ICP-MS method for the 7 elements determination in surface water. [Method] Serial mixed standard solutions were prepared by 2% HNO3with concentrations of Cd, Cr, Cu, Se, Pb, Zn, Hg being 0.0, 5.0, 10.0, 20.0, 40.0, 50.0 μg/L.45Sc,74Ge,115In,185Re was used as on-line internaI standards and the instrument’s parameters were adjusted to good state, the metal elements in the surface water environment quality standard basic project were determined. [Result] The linear correlative coefficients for 7 elements were higher than 0.999 0, testing values of standard reference materials were within guaranteed scope, spiked recoveries were between 95.5% and 102.0%. [Conclusion] The ICP-MS method is simple, quick, less interference, sensitive and accurate, it can be used as perfect method to determine metal elements content in surface water.

Key wordsMetal elements content; ICP-MS; Surface water

近年來，隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，我國各類水體中重金屬污染日趨加劇，因此建立快速、準確、靈敏的重金屬含量檢測方法非常必要。目前，我國學者研究出多種測定地表水中重金屬的方法，如化學法、原子吸收分光光度法(AAS)[1-4]、原子熒光分光光度法(AFS)[5-7]、等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)[8-9]，其中，化學法、AAS法和AFS法只能逐個測定單元素(或2個元素)，分析速度慢；ICP-AES法雖然可以多元素同時測定，但譜線干擾多，靈敏度較低。與傳統(tǒng)無機分析技術(shù)相比，電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)(ICP-MS)提供了最低的檢出限，最寬的動態(tài)線性范圍，干擾少，分析精密度高，分析速度快以及檢測模式靈活多樣，已被廣泛應用于環(huán)境、醫(yī)學、生物、半導體、冶金、石油、核材料分析等領(lǐng)域[10]。筆者研究采用ICP-MS法測定地表水中常規(guī)重金屬元素含量，旨在為建立快速、準確、靈敏、高效的地下水重金屬檢測方法提供參考。

1材料與方法

1.1材料電感耦合等離子體質(zhì)譜儀iCAP Q ICP-MS，RF功率1 550 W，冷卻氣13.8 L/min，輔助氣0.8 L/min，駐留時間100 ms，霧化氣1.0 L/min。霧化器，鎳采樣錐，截取錐，Thermo Fisher Scientific；氬氣(純度> 99.999%)，金龍氣體廠；精密微量移液器，德國Eppendorf;超純水，電阻率18.2 MΩ·cm；硝酸(UP級)，蘇州品瑞化學有限公司；汞標準溶液，環(huán)境保護部標準樣品研究所，100 μg/mL；質(zhì)譜調(diào)諧液，包括1.0 μg/L的Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U溶液。

1.2方法

1.2.1標準溶液的配制。吸取多元素標準溶液，用2% HNO3稀釋為0、5.0、10.0、20.0、40.0、50.0 μg/L的標準系列，配制濃度為10.0 μg/L的內(nèi)標物質(zhì)45Sc、74Ge、115In、185Re 的混合溶液。內(nèi)標物質(zhì)為Cd(115In)、Cr(45Sc)、Cu(74Ge)、Se(74Ge)、Pb(185Re)、Zn(74Ge)、Hg(185Re)。

1.2.2樣品預處理。地表水是清潔水樣，可直接取樣加入高純硝酸酸化至pH<2，上機測定。

1.2.3重金屬含量的測定[11]。儀器抽真空，點火，穩(wěn)定后用調(diào)諧液調(diào)整儀器各項指標，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等指標達到測定要求后，編輯方法，以45Sc、74Ge、115In、185Re作為在線內(nèi)標物質(zhì)，與待測樣品同時進樣進行測定。將試劑空白、標準系列、樣品溶液、質(zhì)控樣品分別引入儀器，由計算機采集數(shù)據(jù)、繪制標準曲線，計算回歸方程、給出測定結(jié)果。

2結(jié)果與分析

2.1方法檢出限將ICP-MS儀點燃等離子體30 min，期間用1.0 μg/L的Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U調(diào)諧溶液對儀器參數(shù)進行調(diào)試，觀測調(diào)諧元素的靈敏度、穩(wěn)定性及氧化物水平等分析指標，以確定儀器最佳工作條件。在優(yōu)化的試驗條件下，平行測定2%硝酸空白溶液11次，計算各元素的標準偏差σ，以3σ確定方法檢出限，10σ確定方法定量下限。由表1可知，7種重金屬的檢出限低，各金屬元素的定量下限均低于國家標準，滿足分析要求，尤其是Cd的檢出限低至0.000 9 μg/L。

2.2標準曲線配制標準系列濃度為0、5.0、10.0、20.0、40.0、50.0 μg/L 7種重金屬元素混合標準溶液系列，以質(zhì)量濃度為橫坐標，信號強度為縱坐標，繪制標準曲線。標準曲線的回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表1。由表1可知，各元素標準曲線線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999 0。

表1　7種重金屬元素的方法檢出限與標準曲線

2.3標準樣品測定與精密度試驗由表2可知，除Se外，其他元素平均值與保證值的偏差均在1.0%內(nèi)，6次測定值的相對標準偏差都小于0.8%，表明ICP-MS法具有良好的準確度和精密度。

表2　7種重金屬元素的精密度試驗結(jié)果

2.4加標回收試驗在優(yōu)化的試驗條件下，對經(jīng)酸化處理的地表水樣品進行加標回收試驗，加入各待測元素的濃度均為5.0 μg/L，水樣平行測定5次，得出Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Se、Zn的加標回收率為95.5%～102.0%，平均回收率分別為100%、98.4%、98.4%、98.0%、99.2%、96.7%、97.8%。

3結(jié)論與討論

(1)筆者在較低的標準曲線系列濃度下對地表水環(huán)境質(zhì)量標準基本項目中重金屬的含量進行了測定，結(jié)果表明，ICP-MS法線性關(guān)系良好，加標回收率為95.5%～102.0%，準確度高，檢出限低，尤其是Cd的檢出限低至0.000 9 μg/L，可以很好地滿足對地表水基本項目中重金屬同時快速準確的檢測要求。

(2)隨著地表水檢測項目的增加，對重金屬檢測的項目也會越來越多，今后可以在此基礎(chǔ)上進一步研究地表水中多種重金屬元素的同時測定，以及該方法在飲用水和廢水中的應用情況。

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中圖分類號S 181

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)06-122-01

收稿日期2016-01-08

作者簡介劉衛(wèi)麗(1985- )，女，河南商丘人，助理研究員，碩士，從事環(huán)境檢測研究。