電感耦合等離子體發射光譜法在水質重金屬檢測中的探究
——以水中鉛、鎘檢測為例

蔡小璐 安徽省蕪湖水文水資源局

水質檢測隨著社會的發展、人民生活水平的逐漸提高而日益受到人們的重視，水質檢測的項目眾多。其中大多數重金屬元素由于無色無味，但低濃度即對生物體毒性很大，因此準確的測定出水中重金屬的含量顯得尤為重要。

水中重金屬檢測中普遍使用到的儀器是原子吸收分光光度計，其在檢測中有維護成本低、檢測快速的特點，但是穩定性和低濃度樣品檢測時的準確性均不高。筆者對水中鉛、鎘的檢測進行了研究，用電感耦合等離子體發射光譜儀（PQ9000）對水中鉛、鎘進行檢測。

1.方法原理

電感耦合等離子體原子發射光譜法是將高頻發生器提供的高頻能量加到感應線圈上，將等離子體矩管置于線圈中，在矩管中產生高頻電磁場。用微火花引燃，使矩管中的氬氣電離，產生離子和電子而導電。

液態樣品由載氣（氬氣）帶入霧化系統進行霧化，并以氣溶膠形式進入矩管的中心通道，在高溫和惰性氣體中充分原子化、電離、激發。不同元素的原子在激發或電離時會發射出特征光譜，特征譜線的強度與樣品中元素的含量成正比。根據特征譜線的位置定性檢測元素的存在，根據特征譜線的強度定量測定元素的含量。

2.儀器設備

PQ9000電感耦合等離子體光譜儀、一般實驗室常用器皿。

3.試劑材料

硝酸：優級純；氬氣：純度99.999%；鉛、鎘標準儲備液：500mg/L。

4.環境條件

工作時室溫應保持20-25℃，濕度20%-90%。

5.水中鉛含量的檢測

5.1 鉛的標準曲線

準確量取10.00ml500mg/L鉛的標準溶液，稀釋至100ml。準確量取0.00ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml的50mg/L鉛標準溶液，準確稀釋至100ml，得到的曲線各點濃度分別為：0.00mg/L、0.25mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、1.50mg/L、2.00mg/L和2.50mg/L。所得曲線R=0.9999。

5.2 鉛的檢出限

按照樣品分析的全部步驟，重復n（n≥7）次檢測檢出限濃度的2-5倍，將各測定結果換算為樣品中的濃度或含量，計算n次平行測定的標準偏差，按公式MDL=tn-1，0.99×S計算方法檢出限，其中n為樣品的平行測定次數；t為自由度，S為平行測定的標準偏差。當測定次數為11次時，置信度為99%時的t值為2.764。

經過計算得到鉛的檢出限為0.00063mg/L，小于原子吸收法中鉛的檢出限0.01mg/L，說明電感耦合等離子法在測小濃度時優于原子吸收法。

表1 水中鉛檢出限實驗數據

表2 水中鉛精密度與準確度實驗數據

表3 水中鎘檢出限實驗數據

表4 水中鎘精密度與準確度實驗數據

5.3 鉛的精密度和準確度

在實驗中我們通常用實驗所得數據的相對標準偏差代表精密度，用實驗所得數據的相對誤差代表準確度。配制鉛濃度為 0.77mg/L、1.11mg/L的樣品，各重復測定11次，并計算其相對標準偏差和相對誤差。見表2。

通過測定和計算，鉛的相對誤差分別為1.3%和0.0%，小于原子吸收法的相對誤差5%。測得鉛的相對標準偏差分別為1.0%和1.5%，小于原子吸收分光光度法中的相對標準偏差8%。說明電感耦合等離子體法在測定水中鉛時，精密度和準確度均優于原子吸收法。

5.4 鉛的加標回收率

對天然水樣進行加標實驗，加標量為1.00mg/L，測得加標前后濃度各6次，計算加標回收率。所得平均加標回收率為99.7%，在標準要求的85-115%之間，且很接近100%。說明電感耦合等離子體法測水中鉛時準確度高。

6.水中鎘含量的檢測

6.1 鎘的標準曲線

準確量取10.00ml500mg/L鎘的標準溶液，稀釋至100ml。準確量取0.00ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml的50 mg/L 鎘標準溶液，準確稀釋至100ml，得到的曲線各點濃度分別為：0.00mg/L、0.25mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、1.50mg/L、2.00mg/L和2.50mg/L，所得曲線R=0.9999。

6.2 鎘的檢出限

按照樣品分析的全部步驟，重復n（n≥7）次檢測檢出限濃度的2-5倍，將各測定結果換算為樣品中的濃度或含量，計算n次平行測定的標準偏差，按公式MDL=tn-1，0.99×S計算方法檢出限，其中n為樣品的平行測定次數；t為自由度，S為平行測定的標準偏差。當測定次數為11次時，置信度為99%時的t值為2.764。見表3。

測得鎘的檢出限0.00031mg/L小于原子吸收法中鎘的檢出限0.001mg/L，說明電感耦合等離子法在測小濃度時優于原子吸收法。

6.3 鎘的精密度和準確度

配制鎘濃度為0.36mg/L、0.70mg/L的樣品各11份，分別進行測定，并計算其相對標準偏差和相對誤差。見表4。

鎘的相對誤差分別為2.8%和0.0%，小于原子吸收法中要求的8%。測得鎘的相對標準偏差分別為1.4%和1.3%，小于原子吸收法中相對標準偏差5%。說明電感耦合等離子體法在測定水中鎘時，精密度和準確度均優于原子吸收法。

6.4 鎘的加標回收率

對天然水樣進行加標實驗，加標量為1.00mg/L，測得加標前后濃度各6次，計算加標回收率。所得平均加標回收率為99.6%，在標準要求的85-115%之間，且很接近100%。說明電感耦合等離子體法測水中鎘時準確度高。

7.結論

通過實驗，發現電感耦合等離子體法在測定水中重金屬含量實驗中，其檢出限低于原子吸收分光光度法，其精密度、準確度均優于原子吸收分光光度法。