電感耦合等離子質譜在水環境重金屬檢測中的應用

張明錦++郭光貴

文章編號：2095-6835（2017）10-0157-02

摘 要：水環境是人類賴以生存的物質環境之一，人們在生產和生活過程中，不斷向水環境中排放重金屬，直接影響了安全用水。水環境的重金屬檢測在環境監測中占有重要地位，ICP-MS分析技術是近年來發展最快的無機微量和痕量元素分析技術之一，具有可多元素同時分析、分析速度快、檢出限低等優點。因此，將ICP-MS分析技術運用于水環境重金屬檢測中，可以更好地服務于環境監測，保障水環境安全。

關鍵詞：ICP-MS；水環境；重金屬；檢出限

中圖分類號：TU991.21 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.157

1 水環境中重金屬檢測的重要性

1.1 水環境監測的重要性

人們賴以生存的環境包括由土壤、空氣、水和生物組成的自然環境，和人們為了自己的生存而建立的社會環境。水是地球上分布最廣的物質之一，但可供人們使用的淡水湖、河流和地下水卻很少，僅占水總量的0.6%.水是生命之源，是人們生產和農業發展的基礎。然而，人類的生產活動使大量的工業廢水、農業生產回流水、生活污水及其他廢棄物排入水體，造成地下水、水庫、湖、河和江等水源的污染，引起水質惡化，而水環境質量直接影響農產品質量安全，進而影響人們的生活質量。因此，水的質量狀況也必然受到人們的重視。而水質監測正是以此為目的，以江、河、海洋、湖泊、水庫、地下水等水體和工業廢水、生活污水的排放口為對象進行監督、監測，以檢查水的質量是否符合國家規定的有關標準要求，為控制水污染、保護水資源提供依據。

1.2 重金屬污染

重金屬主要是指比例大于5的金屬，約為45種。環境污染方面所指的重金屬，實際上主要是指汞、鎘、鉛、鉻、砷等金屬或類金屬，也指具有一定毒性的一般重金屬，比如銅、鋅、鎳、鈷、錫等。絕大部分重金屬，比如汞、鉛、鎘等并非生命活動所必需，其產生毒性的范圍在0.01～0.001 mg/L之間。環境中低濃度的重金屬通過食物鏈中的生物富集作用，在人體內大量蓄積，破壞了人體內正常的生理代謝活動。隨著工業的發展，重金屬的使用越來越廣泛，隨之帶來的重金屬污染也越來越嚴重。

目前，人們主要從地下水、地表水、大氣降水、土壤和底質中掌握重金屬的污染情況。重金屬是水環境中普遍存在的一類污染物，具有高穩定性、可累積性和不可降解性等特點。水體中重金屬污染物會通過各種暴露途徑（飲水，食物攝入，皮膚暴露和呼吸途徑等）危害人體健康。日本的“水俁病”事件、“骨痛病”事件，劇毒物污染萊茵河事件，柳州鎘污染事件等都是因為重金屬污染水體造成的全球重大重金屬污染事件。從這些污染事件中可以看到，水體重金屬污染已對人們的健康、生活和生產活動帶來了嚴重的危害。水環境中的重金屬污染主要來自化工廠、電鍍工業和金屬冶煉工業等。絕大多數重金屬不易被生物分解，因此，重金屬污染一旦發生，治理更難，危害更大。

因此，環境監測機構應加強對水體中重金屬的檢測和監督，預防或減輕水體中重金屬的污染，為人們的身體健康和生產生活提供保障。當前水環境重金屬檢測具有以下3個特點：①重金屬容易吸附到懸浮顆粒物中，沉降到水底，在沉積物中長期存在。所以，重金屬的影響是一個緩慢的過程，其毒副作用可能需要比較長的時間才能表現出來，需要長期監測。②有關樣品的重金屬含量一般很低，均是微量或痕量水平，技術要求比較高。③重金屬種類比較多，各金屬元素又具有各自的特點，用傳統的原子吸收光譜法、原子熒光光譜法等比較耗時，耗樣品量，檢出限比較高。

2 ICP-MS

ICP-MS是電感耦合等離子質譜（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）的英文縮寫，它起源于20世紀80年代，在元素定量分析、同位素分析和形態分析等領域發展迅速。在國內，ICP-MS技術已經被逐漸應用于環境監測領域，為我國的環境監測提供了有力的技術保障。

2.1 ICP-MS的工作原理

ICP-MS是用電感耦合等離子體（ICP）作為離子源，以質譜儀作為濾質器的無機元素分析儀。ICP分析元素的工作原理是：待檢樣品處理成溶液后，被引入ICP，并在ICP的高溫環境下離子化，樣品溶液中的多種元素離子被ICP-MS的接口提取到高真空的質譜儀中，經過質量篩選器的篩選，具有特定質荷比（M/Z）的離子被傳輸和檢測。因為不同元素的離子具有不同的質荷比，所以，ICP-MS可以分析元素周期表中多達80多個元素。

ICP-MS檢測法的各項檢測指標均優于傳統的石墨爐原子吸收檢測法、電感耦合等離子體光譜檢測法等無機分析技術，同時，還可以與其他技術聯用。與傳統的無機檢測方法相比，ICP-MS檢測法具有樣品需要量少、干擾因素少、檢出限低（有的元素可達ng/L）、動態線性范圍極好（達9個數量級）、分析速度快、準確度高、具有掃描能力（可半定量測定）、可同時進行多種重金屬元素檢測等特點。在水環境重金屬檢測中，ICP-MS能充分發揮其優勢，為重金屬檢測提供高效的技術支撐。

2.2 ICP-MS的應用

目前，ICP-MS已經被廣泛應用于環境等行業。在國內，已有不少專家和學者將ICP-MS技術應用到水環境的重金屬檢測中。嚴霞將ICP-MS技術的半定量方法應用到了水質的金屬應急監測中，并取得了滿意的結果。閔廣全、邵文軍等采用ICP-MS對水中的Li、Be等16種微量元素進行了分析，各元素檢出限在0.01～4.12 ug/L，RSD%<10（n=10）加標回收率在91.2%～118.3% .魯淼娟、凌飛等也采用ICP-MS對水中的硼、錳、銅等20種微量元素進行了分析，并達到了實驗標準。耿夢晗、高博等人將ICP-MS技術與健康風險評價模型相結合，對青藏、內蒙古邊界地區和遼河流域水庫中重金屬污染做了初步的健康風險評價。何偉、賈濤等利用ICP-MS測定無機鉛，獲得了可靠的低檢出限。由此可見，ICP-MS技術已被廣泛應用于我國的水環境重金屬檢測中，這為保證我國水環境安全提供了有力的技術支持。

3 結束語

近年來，我國越來越重視水環境重金屬污染問題，有關部門及行業設立了專門的檢測機構，政府也加大了財政投資力度，增添了先進的機器設備，重金屬污染檢測工作有了較大的提高，并逐步完善。相信在各行各業工作者的共同努力下，一定能營造一個更安全、更環保的水環境。

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〔編輯：白潔〕