微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定生活飲用水中鎘含量

◎ 李土貴

（茂名市食品藥品檢驗所，廣東 茂名 525000）

鎘是人體非必需元素，在自然界中常以化合物的狀態存在，一般含量很低，正常狀態下，不會影響人體健康。自20 世紀被發現以來，廣泛應用于工業生產，相當數量的鎘排入環境中，造成了污染，因此有必要檢測生活飲用水中的鎘含量是否超標。傳統的 ICP-MS 前處理方法為濕法消解，該法耗時長，危險性大，容易造成損失，且污染大，消化過程需要檢驗人員看守。本文嘗試應用微波消解法測定水中鎘，該法試劑用量少，消化時間短，安全高效，并取得了滿意的效果[1]。

1 材料與方法

1.1 原理

水樣在全密閉的聚四氟乙烯（PTFE）消化罐中經微波消解后，經過霧化由載氣送入ICP 矩焰中，經過蒸發、解離、原子化及電解等過程，轉化為帶正電荷的正離子，經離子采集系統進入質譜儀，質譜儀根據質荷比進行分離，對于一定的質荷比，質譜積分面積與進入質譜儀中的離子數成正比。即樣品的濃度與質譜的積分面積成正比，對比測量質譜的峰面積與標準系列峰面積，從而確定樣品中的元素濃度[1]。

1.2 實驗材料

1.2.1 試劑

1 000 μg·mL-1的鎘標準儲備液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；0、0.5、1.0、2.0、4.0 μg·L-1及8.0 μg·L-1的鎘標準使用液（用5%硝酸逐級將鎘標準儲備液稀釋）；1 000 μg·mL-1銦標準儲備液（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；1 μg·mL-1銦內標溶液（用5%硝酸逐級將銦標準儲備液稀釋成）；硝酸（默克）；實驗用水均為超純水(電阻率為 18.25 MΩ·cm）；實驗所用容器經20%硝酸酸蒸系統清洗后，用超純水沖洗3 ～4 次，晾干后使用。

1.2.2 主要儀器設備

iCAP-Q 電感耦合等離子體質譜儀且配置自動進樣器（賽默飛世爾有限公司）；Mars6 高通量密閉微波消解系統（培安.CEM 微波化學技術中心）；趕酸架（培安.CEM 微波化學技術中心）。

1.3 操作方法

1.3.1 樣品前處理

取4 mL 水樣于TFM 消解罐中，加入6 mL 硝酸，樣品盡量放入罐底中心部位，避免掛壁，然后蓋上內罐蓋，輕微搖晃后靜置30 min 后安裝防彈片、防爆外套等，將消解罐放入微波消解儀中，按表1 所列程序消解樣品。消解完成后取出內罐置于趕酸架上，均勻升溫加熱趕酸至近干，然后轉移到50 mL 容量瓶內，并用超純水定容刻度，同時用5%硝酸做空白對照。

1.3.2 微波消解

根據水的特性，飲用水樣品微波消解程序參數程序設計如表1。

表1 微波消解程序設計表

1.3.3 樣品測定

首先打開排風，冷卻水機，打開氬氣氣閥，調節分壓至0.6 MPa，打開氦氣氣閥，調節分壓至0.15 MPa， 打開儀器操作軟件，點燃等離子體，調節蠕動泵，使儀器進樣管和排廢管流路順暢，將進樣管放入超純水中待儀器穩定15 min 以上，使用調諧液調整儀器各項指標，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷分辨率等各項指標達到測定要求，設置儀器參數：RF 發生器功率 1 280 W，載氣流量1.14 L·min-1，掃描次數1 000，測定模式KED，采樣深度7 mm，吸樣時間60 s，清洗時間30 s。將鎘標準液和待測液依次放入設定的樣品杯內，儀器會自動測試標液強度，并按照工作曲線方程計算待測液中的鎘含量。

2 結果與討論

2.1 標準曲線的建立

將鎘標準儲備液用5%硝酸溶液依次稀釋成0、0.5、1.0、2.0、4.0 μg·L-1及8.0 μg·L-1，依次進樣測試各標準液強度cps，以cps 為縱坐標，濃度為橫坐標繪制工作曲線，測定結果表明，鎘質量濃度與強度在0.0 ～8.0 μg·L-1范圍內線性關系良好，相關系數R=1.000。

2.2 方法精密度驗證

為了驗證本方法的精密度，按照試驗方法處理樣品，對樣品液連續測定10 次，相對偏差為3.8%，說明該方法重現性良好。

2.3 加標回收實驗

按照本試驗方法，對樣品平行樣分別進行加標回收測定，結果見表2，由表2 可知鎘元素在相應線性范圍內，強度cps 與濃度呈良好線性關系，且回收率在99%～102%。

表2 加標回收率測定結果表

3 結論

傳統的生活飲用水前處理方法為在試樣水中加入硝酸后在電爐上消化，該法耗時長、損失大、回收率低且危險性大，需要檢驗人員看守，而本文嘗試應用微波消解法測定水中鎘，消化時間短、試劑用量少、損失少、污染少且回收率高，并且電感耦合等離子體質譜法具有檢出限低、靈敏度高、穩定性好、檢測時間短和可同時測定多種元素等優點，兩法結合大大提高了工作效率，實驗精密度和加標回收率均較好，說明該法簡便可靠、安全快速、精密度和準確度高，可滿足生活飲用水中鎘含量的檢測要求。