電感耦合等離子質譜法檢測礦泉水中重金屬

張永志，陳楠，佟玲

（天津天士力集團研究院，天津300402）

水是自然界一切生命的基礎。但是，隨著社會迅速發展，水的污染問題日益嚴重，飲用水安全受到嚴重威脅。當人們長期飲用時，對人類健康具有潛在危害。為了應對水質安全問題，世界各國都相繼制訂了飲用水安全標準。其中重金屬問題[1-3]是當前飲用水質量控制的關鍵問題，所以，開展飲用礦泉水中重金屬對人體健康造成的風險評價顯得尤為迫切。

為了對飲用水中重金屬的問題進行深入研究，本研究建立了電感耦合等離子質譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）[4-7]測定礦泉水中Be、B、Cr、Mn、Ni、Cu、As、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg 和 Pb 14種重金屬元素的方法，為礦泉水的重金屬殘留檢測和質量控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

Agilent 7500ce型電感耦合等離子體質譜儀：美國Agilent公司；Milli-Q超純水處理系統：美國Millipore公司；1 mL移液器：德國Eppendorf公司。

1.1.2 試劑

Be、B、Cr、Mn、Ni、Cu、As、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg 和Pb標準母液（1 000 mg/L）：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；混合內標溶液（10 mg/L含6Li、45Sc、72Ge、89Y、115In、159Tb 和209Bi）：美國 Agilent公司；65%優級純硝酸：德國Merck公司。

1.1.3 礦泉水樣品

從市場上購置7個不同廠家生產的礦泉水。

1.2 方法

1.2.1 儀器工作條件

ICP-MS工作條件，見表1。

表1 儀器工作參數Table 1 Instrument parameters for arsenic species analysis

1.2.2 樣品前處理

取容積為50 mL聚丙烯（polypropylene）離心管，用待測水樣沖洗后，加入1mL硝酸，用待測水樣稀釋定容至50 mL搖勻即得。空白對照同法處理。

1.2.3 標準溶液的配制

吸取元素標準溶液適量，用5%稀硝酸分別稀釋成 B、Ba、Cu、Mn 濃度為 0、5、10、50、100、500 ng/mL；Ag、As、Be、Cr、Cd、Mo、Ni、Pb、Sb 濃度為 0、0.5、1、10、50、100 ng/mL；Hg 濃度為 0、0.1、0.5、1、1.5、2 ng/mL 的標準系列溶液。

1.2.4 內標溶液的配制

吸取混合內標溶液適量，用5%稀硝酸稀釋為1 μg/mL的內標溶液。

2 結果與分析

2.1 線性關系和檢出限

將“1.2.3”項下系列標準溶液分別進樣分析，得到各元素的線性方程和相關系數。取空白對照溶液進行測試，連續進樣11次，以空白對照溶液測定值的3倍標準偏差除以相應元素標準曲線的斜率計算該方法的檢出限。結果表明各元素在響應范圍內線性關系良好，并分別結算了各元素的檢出限，結果見表2。

2.2 精密度試驗

取樣品6份，分別按“1.2.2”項下制備方法操作，按照“1.2.1”項進樣分析，計算各元素測定結果的相對標準偏差（relative standard deviation，RSD），各元素的RSD范圍為0.2%～7.4%，結果見表3。

表2 回歸方程、線性相關系數及檢出限Table 2 Regression equations，correlation coefficients and detecion limits

2.3 加樣回收試驗

取樣品9份，分別加入3個濃度的混合標準物質，按“1.2.2”項下制備方法操作，按照“1.2.1”項進樣分析，計算各元素回收率及相對標準偏差值，各元素的回收率在78.3%～137.5%之間，結果見表4。

2.4 樣品分析

采用上述ICP-MS法，分別對7個礦泉水樣品中Be、B、Cr、Mn、Ni、Cu、As、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg 和 Pb 14種元素進行測定，每份樣品平行測定2次，結果均未超過國家允許的限量范圍[8-9]，結果見表5。

表3 精密度試驗結果Table 3 Results of precision

表4 加樣回收率試驗結果Table 4 Results of the recovery test

續表4 加樣回收率試驗結果Continue table 4 Results of the recovery test

表5 樣品測定結果Table 5 Contents of fourteen elements in the tested samples mg/L

3 討論

ICP-MS測定汞元素易產生記憶效應和吸附效應，導致測定結果的不準確，配制汞對照品溶液中加入適量的金元素單標[10]，可抑制汞的吸附、記憶效應，使結果準確。

ICP-MS 使用前用調諧液（6Li、89Y、205TI）對 ICP-MS進行調諧，以保證儀器的最佳靈敏度和儀器狀態的穩定性，同時調節采樣深度、載氣流速以及炬管位置，提高檢測靈敏度并降低氧形態和雙電荷的比率，滿足靈敏度參數指標RSD＜5%，氧形態產率CeO/Ce＜1.5%，雙電荷產率Ce2+/Ce+＜2%。由于儀器漂移及基體效應的影響，在ICP-MS使用過程中，必須選擇內標元素加以校正，內標的選擇[10]應該保證質量數與被測元素質量數相近、電離能相近，且所選內標在被測樣品中的質量應極其微小，可忽略不計。本試驗采用6Li、45Sc、72Ge、89Y、115In、159Tb、209Bi為內標，并使用在線內標檢測方法，有效的減少和校正基質效應。

本研究建立了ICP-MS檢測礦泉水中重金屬含量的方法，所建方法快速準確，前處理簡單，可用于礦泉水的質量控制和有害元素測定。同時利用ICP-MS對從市場上購置的7個不同廠家生產的礦泉水中Be、B、Cr、Mn、Ni、Cu、As、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg 和 Pb 14 種重金屬元素進行測定，結果表明礦泉水中14種元素的含量均未超出國家允許的限量標準。