ICP-MS法測定集中式飲用水水源地中的17種金屬元素

王晨 楊威 王東偉 姜婧

摘要：通過建立ICP-MS法同時測定保定市集中式飲用水水源地中17種金屬元素，實驗結果說明該方法測定金屬元素檢出限低，精密度高，準確度及質量控制措施均能達到HJ700-2014方法要求。

關鍵詞：ICP-MS;集中式飲用水水源地;金屬元素

Abstract：Through the establishment of ICP-MS method for the simultaneous determination of 17 metal elements in Baoding centralized drinking water source， the experimental results show that the detection limit of this method is low， the precision is high， the accuracy and quality control measures can meet the requirements of hj700-2014.

Key words：ICP-MS;Centralized drinking water source;Metal elemengt

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

NexIon1000型電感耦合等離子體質譜儀，PE;現場抽濾裝置，0.45μm孔徑水系微孔濾膜。

1.2 試劑和材料

實驗用水：屈臣氏桶裝純凈水，電阻率≥18MΩ·cm;硝酸：UPS級，蘇州晶瑞化學股份有限公司;質譜儀調諧溶液（N8145051）：1μg/L，PE;高純氬氣;高純氦氣。

1.3 標準溶液

1.3.1 標準儲備溶液

26種元素質量控制ICP-MS混標（貨號：CFGG-160008-01-01，產品批號：977657-5），100μg/mL，O2Si。

1.3.2 標準使用溶液

取5mL多元素標準儲備溶液（1.3.1），用1+99硝酸溶液定容至500mL，配制成1mg/L標準使用溶液。

1.3.3 內標標準儲備溶液（5-220MKBY2）

100μg/mL，Agilent Technologies。用1+99硝酸溶液稀釋配制成100μg/L的內標使用溶液。

1.4 儀器調試

點燃等離子體，儀器預熱穩定30min后，用質譜儀調諧溶液對儀器的靈敏度、雙電荷和氧化物進行調諧，在涵蓋所有待測元素的質量范圍內進行質量校正。其中Be：6853.711CPS、In：141130.141CPS、U：114271.903CPS、雙電荷0.9%、氧化物2.1%，Li、In、U信號的分辨率在10%峰高所對應的峰寬分別為0.683amu、0.693amu和0.684amu。其他儀器參數為：射頻功率1 600W，采樣深度0.00mm，Torch-H 0.16mm，Torch-V 0.75mm，載氣流量15.00L/min，輔助氣流量1.20L/min，進樣流速35rpm，進樣時間45s，穩定時間15s，采樣時間0.5s，重復次數3次。

1.5 標準曲線的繪制

取不同量的26種元素混標使用溶液，用1+99硝酸溶液配制不同濃度的標準溶液。選取Sc、Ge、Rh、In作為內標，將內標使用溶液（1.3.3）通過在線加入的方式加入工作溶液中。依次測定各標準溶液的濃度，并以標準溶液濃度為橫坐標，以樣品信號與內標信號的比值為縱坐標建立標準曲線。17種元素標準曲線的相關系數均達到0.999以上，見表1。

2 結果與分析

2.1 實驗室空白的測定

在實驗用水中加入適量硝酸，使pH<2，測定1次。測定結果均低于HJ 700-2014[5]中的方法檢出限，見表2。

2.2 檢出限及測定下限的測定

取不同量的26種元素混標使用溶液（1.3.2），用1+99硝酸溶液配制成濃度為0.1μg/L、0.3μg/L、1μg/L、3μg/L、4μg/L的標準溶液。Be、Co、Ag、Cd、Tl對濃度為0.1μg/L的標準溶液連續測定10次，V、Mn、Ni、Cu、Mo、Sb、Pb對濃度為0.3μg/L的標準溶液連續測定10次，Ti、Ba對濃度為1μg/L的標準溶液連續測定10次，Al、Zn對濃度為3μg/L的標準溶液連續測定10次，Fe對濃度為4μg/L的標準溶液連續測定10次;分別計算標準偏差，以其2.821倍計算檢出限;以檢出限的4倍計算測定下限。測定結果均低于HJ 700-2014給出的檢出限與測定下限，見表3。

2.3 精密度

各元素分別選取低、中、高三種濃度的標準溶液連續測定6次，其中Be、V、Mn、Co、Ni、Cu、Mo、Ag、Cd、Sb、Tl、Pb對濃度為1μg/L、5μg/L、50μg/L的標準溶液連續測定6次，Ti對濃度為5μg/L、50μg/L、200μg/L的標準溶液連續測定6次，Al、Fe、Zn對濃度為5μg/L、50μg/L、100μg/L的標準溶液連續測定6次，Ba對濃度為1μg/L、50μg/L、200μg/L的標準溶液連續測定6次，分別計算平均值、標準偏差和相對標準偏差。17種元素對各濃度標準溶液測得的相對標準偏差范圍在0.4%～4.4%，精密度高，見表4。

2.4 準確度及質量控制評價

分別采集1個地表水飲用水水源地樣品、1個地下水飲用水水源地樣品和1個全程序空白樣品，地表水樣品采集后立即用0.45μm濾膜過濾，再分別加入適量硝酸，使pH<2。按照HJ 700-2014的要求進行加標回收測定，同時測定1個25μg/L的空白加標樣品。測定及計算結果見表5。

（1）實驗室控制樣品：對實驗室空白進行加標回收測定，實際加標量為25.0μg/L，各元素加標樣的測定值范圍為22.3～26.1μg/L，加標回收率范圍在89.2%～104%，符合HJ 700-2014規定的80%～120%的加標回收率要求。

（2）平行樣：對兩個實際水樣均測定平行樣，其中地表水樣品各元素兩次測定結果的相對偏差范圍在0%～14.3%，地下水樣品各元素兩次測定結果的相對偏差范圍在0%～11.1%，符合HJ 700-2014規定的≤20%的要求。

（3）基體加標和基體重復加標：對兩個實際水樣進行加標回收實驗，其中地表水樣品各元素的加標回收率范圍在86.6%～112%，兩個基體重復加標樣品測定值的相對偏差范圍在0%～7.7%;地下水樣品各元素的加標回收率范圍在88%～117%，兩個基體重復加標樣品測定值的相對偏差范圍在1.1%～6.4%。兩個實際水樣的加標回收率能夠達到HJ700-2014規定的70%～130%要求，兩個基體重復加標樣品測定值的相對偏差符合HJ700-2014規定的≤20%的要求。

（4）連續校準：每分析10個樣品之后測定了1次曲線濃度中間點，各元素測定結果與曲線中間點濃度的相對偏差范圍為0%～3.7%，符合HJ700-2014規定的≤10%的要求;樣品分析結束后，回測了1次曲線濃度最低點，各元素測定結果與曲線最低點濃度的相對偏差范圍為0～8.0%，符合HJ700-2014規定的≤30%的要求。

3 結論

本研究建立了ICP-MS法同時測定保定市集中式飲用水水源地中17種金屬元素的分析方法，實驗結果說明該方法測定金屬元素檢出限低，精密度高，準確度及質量控制措施均能達到HJ 700-2014方法要求。經監測，地表水集中式飲用水水源地樣品中Be、Ti、V、Fe、Mn、Ni、Co、Cu、Zn、Mo、Cd、Sb、Ba、Tl、Pb 的含量均達到GB 3838-2002[6]表1一類標準及表2、表3標準要求;地下水集中式飲用水水源地樣品中Be、Al、Fe、Mn、Ni、Co、Cu、Zn、Mo、Cd、Ag、Sb、Tl、Pb 的含量均達到GB/T 14848-2017表1、表2一類標準要求，Ba的含量達到GB/T 14848-2017[7]表2二類標準要求。

參考文獻

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[4]余湘飛.重金屬檢測技術在環境水質分析中的應用[J].環境與發展，2018，30（03）：89-90.

收稿日期：2020-06-18

作者簡介：王晨（1988-），男，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向為環境監測工作。