ICP-OES測(cè)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(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院

世界衛(wèi)生組織公布的健康水七項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中明確指出水中必須包含人體所需的礦物質(zhì)微量元素[1]，而日趨嚴(yán)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(duì)中國(guó)正在實(shí)施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來了嚴(yán)重影響，而且還嚴(yán)重威脅到廣大人民的飲水安全和健康。無任何營(yíng)養(yǎng)、大分子團(tuán)酸性的退化水，不符合人體生理的需要；雖有過濾，但是達(dá)不到徹底清除細(xì)菌、病毒、重金屬、有機(jī)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(fèi)水平和生活質(zhì)量的提高，人們不只滿足于有水喝，而更多的是注重優(yōu)質(zhì)的飲用水所帶來的健康。隨著最新的《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-飲用天然礦泉水（GB8537-2018）》發(fā)布，關(guān)于飲用礦泉水的要求更加苛刻，特別是相關(guān)界限指標(biāo)、限量指標(biāo)等相比舊標(biāo)準(zhǔn)都更加嚴(yán)格。面對(duì)市場(chǎng)上眾多品牌的飲用礦泉水，消費(fèi)者僅憑肉眼觀察、味覺感知等手段并無法準(zhǔn)確判斷水質(zhì)的優(yōu)劣。本文將利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）檢測(cè)不同品牌的市售礦泉水，快速準(zhǔn)確地同時(shí)檢測(cè)多種微量元素。根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果，可指導(dǎo)人們科學(xué)合理地選擇飲用礦泉水。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 儀器和試劑

美國(guó)PerkinElmer公司Avio200等離子體發(fā)射光譜儀；硝酸（優(yōu)級(jí)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 mg/L，德國(guó)Merck公司）；實(shí)驗(yàn)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(shù)

儀器發(fā)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(shù)為3次；測(cè)量時(shí)間 5～15 s。

1.3 檢測(cè)樣品

自購成都市本地市售礦泉水，包括：農(nóng)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(zhǎng)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(yǎng)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(duì)比檢測(cè)樣品為成都市市政自來水和實(shí)驗(yàn)室去離子水，去離子水用于空白實(shí)驗(yàn)。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

用混合標(biāo)準(zhǔn)溶液配制不同濃度標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)溶液、樣品及空白樣等，按儀器操作規(guī)程，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作以及各樣品的測(cè)定并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，若樣品濃度超過檢測(cè)范圍，則稀釋后重測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 分析波長(zhǎng)和檢出限

Avio200等離子體發(fā)射光譜儀可對(duì)每種元素的測(cè)定同時(shí)選擇多條特征譜線，且具有同步背景校正功能。通過試驗(yàn)并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì)-32種元素的測(cè)定-電感耦合等離子體發(fā)射光譜（HJ776-2015）》中推薦的元素測(cè)定波長(zhǎng)，對(duì)每種檢測(cè)元素選取1條特定波長(zhǎng)譜線進(jìn)行測(cè)定，綜合分析強(qiáng)度、干擾情況及穩(wěn)定性，選擇干擾少、精密度高的分析譜線。檢出限的計(jì)算方法為：重復(fù)測(cè)定10次的全程序空白樣品，取其標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍作為檢出限[4]，結(jié)果見表1。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線和靈敏度

通過測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性相關(guān)系數(shù) R 和擬合方程見表2。各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線均具有很好的線性相關(guān)性（≥0.995），滿足標(biāo)準(zhǔn)HJ776-2015的質(zhì)量控制要求。

2.3 檢測(cè)結(jié)果

儀器穩(wěn)定并確定好標(biāo)準(zhǔn)曲線后，依次對(duì)各樣品進(jìn)行檢測(cè)，得到各元素含量結(jié)果，見表3。

所有樣品均未檢測(cè)出對(duì)人體有害的Mn、Cd、Pb。5種市售礦泉水均含有對(duì)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(qū)（因在水源地包裝，開瓶時(shí)有液面上升甚至水體溢出瓶口現(xiàn)象），屬深層地下水，天然礦物質(zhì)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(zhì)較硬，加熱燒開過程中易在容器壁上結(jié)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(dǎo)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(cè)中還發(fā)現(xiàn)：所有市售礦泉水中均檢測(cè)出極少量的Cr，百歲山和昆侖山兩個(gè)樣品還檢測(cè)出含量極低的Ni，這可能是由于瓶裝水生產(chǎn)過程中的設(shè)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(shè)備的介入）也會(huì)含有少量金屬元素，使得瓶裝水含有上述元素[5-7]，但根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB8537-2018，Ni和Cr的限量指標(biāo)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(cè)加標(biāo)溶液（加標(biāo)濃度1.00 mg/L），每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定10次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）和加標(biāo)回收率，見表4。各元素測(cè)定結(jié)果的回收率在97.36～106.52%，RSD均在5%以下，精密度和重復(fù)性良好，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)方法HJ776-2015中的質(zhì)量控制要求。

表1 各元素分析波長(zhǎng)及檢出限

表2 檢測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及相關(guān)系數(shù)

表3 各樣品中微量元素檢測(cè)結(jié)果（mg/L）

表4 加標(biāo)樣品的回收率及精密度（n=10）

3 結(jié)論

利用ICP-OES法可對(duì)礦泉水中的多種微量元素進(jìn)行同時(shí)測(cè)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(zhǔn)確度良好，檢測(cè)結(jié)果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求，可作為飲用礦泉水鑒定和評(píng)估的方法依據(jù)。對(duì)于痕量元素可根據(jù)實(shí)際情況，利用傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)方法如原子吸收、原子熒光法等進(jìn)行準(zhǔn)確定量測(cè)定。需要引起關(guān)注的是：現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展也給包裝水帶了一些弊端，如生產(chǎn)過程引入的一些雜質(zhì)元素，這些雜質(zhì)對(duì)于人體健康的影響有待進(jìn)一步研究。