電感耦合等離子體發射光譜法測定地表水中重金屬元素

陳玨敏 方延菁 龔敏 李玲慧

摘要：采用電感耦合等離子體發射光譜法直接測定了地表水中硼、鈹、鋇、鈷、鉬、銻、釩、鈦、鎳等重金屬元素，用其目標元素的標準溶液繪制了各自的校準曲線，結果表明：回歸方程的相關系數均大于0.999，測定靈敏度，精密度，準確度均滿足分析要求。該方法測定快速準確，可進行多元素同時分析，大大簡化了分析程序。

關鍵詞：電感耦合等離子體發射光譜;地表水;重金屬元素

中圖分類號：0657

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）4-0110-03

1 引言

常見的水中重金屬的測定方法有分光光度法、原子吸收光譜法、原子熒光法、電感耦合等離子體發射光譜法等。原子吸收光譜法（火焰法和石墨爐法）每次只能測定一種元素，且線性范圍較窄[1]，由于地表水中金屬元素的含量較低，火焰法其檢出限較高，石墨爐法其檢出限較火焰法低，但其測定耗時長。而電感耦合等離子體發射光譜法是以電感耦合等離子矩管為激發光源的一種光譜分析方法，此方法具有簡便、快速、線性范圍寬，多種元素同時分析，無需化學分離、被測元素基體效應小、精密度高、準確性好等優點[2]。鑒于地表水環境質量標準（GB3838-2002）集中式生活飲用水地表水源地特定項目80項中的硼、鈹、鋇、鈷、鉬、銻、釩、鈦、鎳，故此次選定電感耦合等離子體發射光譜法測定上述9種重金屬元素。

2 實驗部分

2.1 主要儀器

電感耦合等離子體發射光譜儀：美國PerkinsElmer公司（Optima 8300DV）

工作參數設置：等離子體氣體流量12.0 L/min，輔助氣流量0.3 L/min，霧化器流量0.60 L/min;射頻功率1300 W;泵進樣量1.5 mL/min。

2.2 試劑

65%硝酸：優級純;混合標準溶液：Custom ICP -MS Standard （Mo Co Be B Sb Ni Ba V Ti TL）100 mg/L;氬氣：純度大于99.999%。

2.3 實驗器皿前處理

在分析過程中所使用的容量瓶、聚乙烯瓶、移液管等實驗器皿，清洗干凈后置于硝酸溶液（1+1）浸泡24 h以上，用實驗用水徹底洗凈，自然晾干后備用。2.4樣品前處理

將采集后的樣品通過0.45 μm水系微孔濾膜過濾，棄去初始的50～100 mL濾液，收集所需體積的濾液，加入適量硝酸使其硝酸含量為1%[3]，待測。

2.5 校準曲線的繪制

基于1.00 mg/L的標準使用液，用1%的硝酸溶液配置校準曲線，將配置好的標準溶液（表1）由低濃度到高濃度依次進樣，按照儀器測試條件測量發射強度。以發射強度值為縱坐標，目標元素系列質量濃度為橫坐標，建立目標元素的校準曲線。

2.6 測定

2.6.1 樣品測定

在與建立校準曲線相同的條件下，測定試樣的發射強度。由發射強度值在校準曲線上查得目標元素含量。樣品測量過程中，若樣品中待測元素濃度超出校準曲線范圍，樣品需稀釋后重新測定。

2.6.2 空白樣品測定

按照與試樣測定的相同條件測定空白試樣。

3 實驗結果

3.1 各元素回歸方程、相關系數

分析線的選擇直接影響到測定結果的準確性[4]，選擇待測元素的分析線必須考慮到共存元素干擾情況，選擇其干擾最少，靈敏度高，背景低，信號強度適當的分析線。由于Optima 8300DV采用空氣切割尾焰，當某些元素的強度較高時，軸向觀測會在觀測窗口達到飽和，此時應選擇徑向觀測以便得到最佳的相關線性。本次實驗中，對于Ti、V、Ba、Be這四種元素采用了徑向觀測，B、Co、Mo、Sb、Ni這五種元素采用軸向觀測。

對配置的標準溶液選擇相應的分析線進行測量，得到各元素校準曲線及其相關系數，見表2。

3.2 方法檢出限

檢出限是檢查儀器性能的一個重要指標[5]，根據環境監測分析方法標準制修訂技術導則（ HJ 168-2010）附錄A中所規定的檢出限計算方法，按照樣品分析的全部步驟，對空白樣品進行10次平行測定，各元素的檢出限見表3。

3.3 精密度及準確度

測定環境保護部標準樣品研究所研制的環境標準樣品，各元素平行測定6次，取其平均值為測試結果，其測定結果見表4，電感耦合等離子體發射光譜法測定各種金屬元素的準確度及精密度均滿足要求。

3.4 應用

取3個不同點位的集中式生活飲用水地表水源地的水樣，過濾、加入適量硝酸，使硝酸含量為1%，搖勻后用之前制作的校準曲線進行分析測定，重復測定6次，所得結果見表5。

3.5 水樣精密度

為了進一步驗證方法的精確性，對水樣1進行精密度試驗，各元素的相對標準偏差滿足測定要求，結果見表6。

3.6 水樣加標回收率

加標回收率能夠反應儀器的準確度[6]，選取水樣1進行加標回收試驗，各元素的加標回收率在88.0%～112%，本方法的準確度較好，結果見表7。

4 實驗討論

為了使儀器正常工作以及提高測試結果的準確性，在使用時應注意以下幾點。

首先，開機前需確認氬氣、循環冷卻水及過濾網的狀態，及時補充更換。其次，點矩后以及試樣測試完畢后，需先要用2%的硝酸溶液沖洗管路5 min后，再用去離子水再次沖洗5min，以除去管路中殘留。再次，空白溶液、標準溶液、樣品溶液的酸度應保持一致，以消除酸效應的影響。最后，視試樣多少，定期檢查噴射管和矩管是否有樣品或碳沉積，如有需要用10%硝酸浸泡，再放入超聲波清洗槽內清洗振蕩30 min，吹干。

5 結語

使用電感耦合等離子體發射光譜法測定水中重金屬，其檢出限、精密度、準確度及加標回收率均能取得良好的分析結果。該方法可應用于地表水中多種元素的同時測定，以手工進樣操作計算，分析一個試樣只需1min左右，一次進樣，可以完成待測樣品中上述9項金屬元素的測定，是其他常規檢測方法所無法達到的。此方法具有檢出限低、靈敏度高、線性范圍寬、準確度高、穩定性好、操作簡單等諸多優點，已逐漸成為當前重要的分析方法之一。

參考文獻：

[1]楊雁玲，費相琴.電感耦合等離子發射光譜法同時測定水中多種金屬離子[J].淮陰師范學院學報（自然科學版），2004.3（4）：300 ～303.

[2]何晉浙.ICP - AES法在元素分析測試中的應用技術[J].浙江工業大學學報，2006，34（1）：48～50.

[3]環境保護部.水質32種元素的測定電感耦合等離子體發射光譜法：HJ 776-2015[S].北京：中國標準出版社，2005.

[4]謝華林，周學忠.ICP - OES測定果凍中微量重金屬元素[J].食品科技，2012，37（8）：276～278.

[5]陳偉珍，楊桂珍.微波消解與ICP - AES聯用測定水中的重金屬[J].中國衛生檢驗雜志，2006，16（1）：35～36.

[6]韓照祥，趙通光.ICP - AES法在水質分析中的應用研究[J].江蘇農業科學，2006，40（10）：273～277.