電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在地表水痕量元素檢測中的應(yīng)用

吳迪珺

（上海市嘉定區(qū)水文站上海嘉定201807）

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀在地表水痕量元素檢測中的應(yīng)用

吳迪珺

（上海市嘉定區(qū)水文站上海嘉定201807）

應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICPMS）測定地表水中的Cd、Cu、Zn、As、Se、Pb6種痕量元素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各元素檢測的線性系數(shù)均大于0.9990，方法檢出限為0.009～0.603μg/ml，標(biāo)準(zhǔn)樣品測定值均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。該儀器具有操作簡便，檢測線性范圍寬，分析速度快，檢出限低，精密度高的特點(diǎn)，大幅提升實(shí)驗(yàn)室檢測效率。

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀；地表水；元素檢測

引言

在嘉定區(qū)地表水的檢測工作中，測定地表水中痕量元素常見的儀器方法有火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等。對比常見儀器方法，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀具備同時測定多種元素的能力。因此，嘉定區(qū)水文站引入了美國PE公司ELAN DRC-e電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，以用于地表水中Cd、Cu、Zn、As、Se、Pb6種痕量元素的測定。在實(shí)驗(yàn)室元素分析過程中，使用該儀器的實(shí)驗(yàn)方法成為了最準(zhǔn)確和最高效的分析手段之一[1]。

1 采樣與保存

地表水的水樣物理化學(xué)組成復(fù)雜，Cd、Cu、Zn、As、Se、Pb6種元素常以各種不同的物理狀態(tài)存在，而且含量往往很低。由于樣品中顆粒物與溶解態(tài)元素間的相互作用，目標(biāo)元素的化學(xué)形態(tài)分布會發(fā)生變化，水樣的采集和保存必須嚴(yán)格按照操作流程和規(guī)范。因此，根據(jù)上海市水環(huán)境監(jiān)測中心提供的監(jiān)測點(diǎn)位，采用聚乙烯容器，采樣人佩戴潔凈手套將容易深入水面以下0.5米處，避開水表膜，樣品充滿容器。采樣后立即加蓋塞緊，避免與空氣接觸。水樣pH值≤2，4℃～8℃保存。

2 儀器和試劑

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)室采用美國PE公司ELAN DRC-e型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，該儀器由電感耦合等離子體發(fā)生器、四極質(zhì)譜儀、霧化室、火炬管[2]等部件組成。載氣氬氣的純度在99.99%以上。儀器工作參數(shù)見表1。

表1 ELAN DRC-e電感耦合等離子體質(zhì)譜儀儀器工作參數(shù)

2.2 試劑和實(shí)驗(yàn)器皿

采用的內(nèi)標(biāo)溶液為Li、Sc、Ge、Y、In、Tb、Bi 10μg/ ml，美國PE公司提供。混合標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液Cd、Cu、Zn、As、Se、Pb，濃度為10mg/L，美國PE公司提供。濃硝酸ρ=1.42g/mL。Cu、Pb、Zn、Cd混合標(biāo)準(zhǔn)樣品GSB 07-3186-2014，Se標(biāo)準(zhǔn)樣品GSB 07-3172-2014，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所。As標(biāo)準(zhǔn)樣品BW085513，水利部水環(huán)境監(jiān)測評價(jià)研究中心。使用實(shí)驗(yàn)室超純水系統(tǒng)制備的超純水。電阻率為18.2MΩ·cm。所有實(shí)驗(yàn)中器皿都用去離子水充分沖洗，并用15%-20%的硝酸浸泡過夜，再經(jīng)過去離子水沖洗3次，烘干后使用。

3 實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)果

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

在實(shí)驗(yàn)開始前，水樣自然沉淀30分鐘，取上層非沉淀部分樣品。水樣渾濁度要求小于1NTU。在樣品測定前，加入硝酸酸化，必須將樣品中的溶解態(tài)物質(zhì)、沉淀物、懸浮粒子等全部物質(zhì)消解酸化后，轉(zhuǎn)化為水溶液后，再進(jìn)入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分析。標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制，使用1%的硝酸配置Cd、Cu、Zn、As、Se、Pb元素系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度分別為0.0、2.5、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0、500.0μg/L，用于構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)曲線。使用混合標(biāo)準(zhǔn)溶液把儀器調(diào)試到最佳工作條件，并嚴(yán)格按照儀器操作規(guī)范，分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的檢測以及樣品、空白樣的測定。在儀器檢測過程中，易受同質(zhì)量干擾（同量異位素、雙電荷等），美國PE公司ELANDRC-e系列的動態(tài)反應(yīng)池技術(shù)（DRC）[3]可以有效降低檢測干擾的情況。同時，為減少儀器漂移和基體的影響，采用內(nèi)標(biāo)校準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)中以Ge、Bi、Sc元素作為內(nèi)標(biāo)元素[4]。各元素對應(yīng)的質(zhì)量數(shù)和內(nèi)標(biāo)元素見表2

表2 6種元素的質(zhì)量數(shù)和內(nèi)標(biāo)元素

3.2 檢出限和定量限

經(jīng)過檢測標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算得出的線性系數(shù)均在0.9990以上。本實(shí)驗(yàn)中檢出限的測定方法是對1%硝酸空白溶液進(jìn)行11次平行測定，可以得出6種金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，檢出限為3σ，定量限為10σ。檢測結(jié)果見表3

表3 6種元素的相關(guān)系數(shù)和檢出限

3.3 標(biāo)準(zhǔn)樣品的測定

通過對Cd、Cu、Zn、As、Se、Pb6種元素的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行了6次測定，測定結(jié)果的平均值均在標(biāo)準(zhǔn)樣品范圍以內(nèi)，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精密度良好。標(biāo)準(zhǔn)樣品測定結(jié)果見表4

3.4 樣品測定和加標(biāo)回收率測定

在樣品中加入2個不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，加標(biāo)值為5μg/L時，回收率范圍為98.6%至104.2%；加標(biāo)值為10μg/L時，回收率范圍為98.7%至102.3%。實(shí)驗(yàn)中同時選取Cd、Cu、Zn、Pb元素采用火焰原子吸收光譜法進(jìn)行了結(jié)果測定，測得數(shù)據(jù)與電感耦合等離子體質(zhì)譜儀法接近。測定結(jié)果見表5

表5 水樣加標(biāo)回收率和火焰法測定結(jié)果

結(jié)論

通過使用美國PE公司ELAN DRC-e電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定地表水中Cd、Cu、Zn、As、Se、Pb6種元素，各元素檢測結(jié)果的回收率在98.6%-104.2%。等離子電感耦合質(zhì)譜儀與常見的火焰原子吸收光譜等檢測方法相比較，該儀器操作便捷、分析速度快、檢出限低等特點(diǎn)，適合用于地表水樣品中痕量元素檢測。

[1]王小如,電感耦合等離子體質(zhì)譜應(yīng)用實(shí)例[M],北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005

[2]李楊,葉建橋,等.電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定水中的23種元素[J].綠色科技,2013,7:219.

[3]鈕偉民,毛云中,等.飲用水源水中23種微量元素ICP-MS法測定[J].中國公共衛(wèi)生,2011,27（2）:139.

[4]王月峰,田在峰,等.ICP-MS法同時測定地表水中21種痕量元素[J].河北化工,2012,35（11）:64-67.

Application of Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry to the Determination of Trace Elements in Surface Water

Wu Di-jun

（Jiading District Hydrologic Station,Shanghai,Jiading，201807）

To determine the trace elements such as cadmium,copper,zinc,arsenic,selenium, lead,in the surface water by ICP-MS.The experiment results show that the linear coefficients of each element are greater than 0.9990,and the detection limit is from 0.009～0.603μg/ml,and the standard sample values are all within the standard range.This instrument has the advantages of simple operation,widelinearrange,fastanalysis speed,low detection limit and high precision,and greatly improves the efficiency of the laboratory.

ICP-MS;surface water;element detection