ICP-OES測定不同市售礦泉水及市政自來水的微量元素

□ 陳新拓 賴承鉞 鐘 科 王以堯 成都市環境保護科學研究院

世界衛生組織公布的健康水七項國際標準中明確指出水中必須包含人體所需的礦物質微量元素[1]，而日趨嚴重的水污染不僅降低了水體的使用功能，還加劇了水資源短缺的矛盾，對中國正在實施的可持續發展戰略帶來了嚴重影響，而且還嚴重威脅到廣大人民的飲水安全和健康。無任何營養、大分子團酸性的退化水，不符合人體生理的需要；雖有過濾，但是達不到徹底清除細菌、病毒、重金屬、有機化合物、余氯的水是不安全的；沒有凈化的水，更不能作為日常飲用的水[2，3]。然而隨著消費水平和生活質量的提高，人們不只滿足于有水喝，而更多的是注重優質的飲用水所帶來的健康。隨著最新的《食品安全國家標準-飲用天然礦泉水（GB8537-2018）》發布，關于飲用礦泉水的要求更加苛刻，特別是相關界限指標、限量指標等相比舊標準都更加嚴格。面對市場上眾多品牌的飲用礦泉水，消費者僅憑肉眼觀察、味覺感知等手段并無法準確判斷水質的優劣。本文將利用電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）檢測不同品牌的市售礦泉水，快速準確地同時檢測多種微量元素。根據檢測的結果，可指導人們科學合理地選擇飲用礦泉水。

1 實驗

1.1 儀器和試劑

美國PerkinElmer公司Avio200等離子體發射光譜儀；硝酸（優級純，國藥集團化學試劑有限公司）；氬氣（純度 ＞99.999%）；鈣、鉀、鈉、鎂、硅、鐵、錳、鋅、硒、鋰、鎳、鉻、鎘、鉛混合標準溶液（1 000 mg/L，德國Merck公司）；實驗分析用水均為自制超純水，電阻率≥18.2 MΩ·cm（25 ℃）。

1.2 儀器參數

儀器發射功率1.3 KW；等離子氣流量15.0 L/min；霧化器流量0.8 L/min；輔助氣0.8 L/min；試樣流量1.2 mL/min；讀取次數為3次；測量時間 5～15 s。

1.3 檢測樣品

自購成都市本地市售礦泉水，包括：農夫山泉飲用天然水（四川峨眉山水源地）、恒大冰泉飲用天然礦泉水（吉林長白山）、景天百歲山飲用天然礦泉水（廣東惠州市羅浮山脈百歲山）、涵養泉飲用天然礦泉水（四川樂山夾江水源地）、昆侖山飲用天然礦泉水（青海格爾木昆侖山）。對比檢測樣品為成都市市政自來水和實驗室去離子水，去離子水用于空白實驗。

1.4 實驗方法

用混合標準溶液配制不同濃度標樣：含量分別為 0.000、0.500、1.00、2.00、 4.00、6.00、8.00、10.00 mg/L。將配好的標準溶液、樣品及空白樣等，按儀器操作規程，進行標準曲線的制作以及各樣品的測定并進行數據分析，若樣品濃度超過檢測范圍，則稀釋后重測。

2 結果與討論

2.1 分析波長和檢出限

Avio200等離子體發射光譜儀可對每種元素的測定同時選擇多條特征譜線，且具有同步背景校正功能。通過試驗并結合標準《水質-32種元素的測定-電感耦合等離子體發射光譜（HJ776-2015）》中推薦的元素測定波長，對每種檢測元素選取1條特定波長譜線進行測定，綜合分析強度、干擾情況及穩定性，選擇干擾少、精密度高的分析譜線。檢出限的計算方法為：重復測定10次的全程序空白樣品，取其標準偏差的3倍作為檢出限[4]，結果見表1。

2.2 標準曲線和靈敏度

通過測定標準溶液繪制各元素標準曲線，線性相關系數 R 和擬合方程見表2。各元素標準曲線均具有很好的線性相關性（≥0.995），滿足標準HJ776-2015的質量控制要求。

2.3 檢測結果

儀器穩定并確定好標準曲線后，依次對各樣品進行檢測，得到各元素含量結果，見表3。

所有樣品均未檢測出對人體有害的Mn、Cd、Pb。5種市售礦泉水均含有對人體有益的微量元素，其中Ca、Si、Mg的含量普遍較高，昆侖山礦泉水源自高海拔地區（因在水源地包裝，開瓶時有液面上升甚至水體溢出瓶口現象），屬深層地下水，天然礦物質本底值高，其Ca、Na、Mg、Si的含量在所有樣品中最高。而成都市市政自來水來自岷江上游水源地，屬地表河流型，可溶性鈣鎂化合物較多，水質較硬，加熱燒開過程中易在容器壁上結垢，口感也不及礦泉水。市政自來水通過管道傳輸，特別是鍍鋅鋼管的使用導致其Zn含量在所有樣品中最高，但不影響作為飲用水使用。在檢測中還發現：所有市售礦泉水中均檢測出極少量的Cr，百歲山和昆侖山兩個樣品還檢測出含量極低的Ni，這可能是由于瓶裝水生產過程中的設備普遍都是含Ni、Cr的不銹鋼，且包裝用聚酯瓶在合成和加工過程中（催化劑和設備的介入）也會含有少量金屬元素，使得瓶裝水含有上述元素[5-7]，但根據標準GB8537-2018，Ni和Cr的限量指標分別為0.02 mg/L和0.05 mg/L，以上樣品均符合要求。

2.4 精密度和回收率

通過檢測加標溶液（加標濃度1.00 mg/L），每個樣品重復測定10次，計算相對標準偏差（RSD）和加標回收率，見表4。各元素測定結果的回收率在97.36～106.52%，RSD均在5%以下，精密度和重復性良好，完全滿足標準方法HJ776-2015中的質量控制要求。

表1 各元素分析波長及檢出限

表2 檢測元素標準曲線方程及相關系數

表3 各樣品中微量元素檢測結果（mg/L）

表4 加標樣品的回收率及精密度（n=10）

3 結論

利用ICP-OES法可對礦泉水中的多種微量元素進行同時測定，Ca、Mg、Si含 量 普 遍 較 高，Mn、Cr、Cd、Pb無檢出或含量極低。該方法效率高、速度快、線性范圍寬、精密度和準確度良好，檢測結果符合相關標準的質量要求，可作為飲用礦泉水鑒定和評估的方法依據。對于痕量元素可根據實際情況，利用傳統標準方法如原子吸收、原子熒光法等進行準確定量測定。需要引起關注的是：現代工業的發展也給包裝水帶了一些弊端，如生產過程引入的一些雜質元素，這些雜質對于人體健康的影響有待進一步研究。