電感耦合等離子體質譜法測定玻璃水中的微量元素

2023-02-03 16:22:08劉淑民邊暉李思明李華飛劉暢

中國標準化 2023年19期

劉淑民邊暉李思明李華飛劉暢

摘要：本研究采用ICP-MS法測定了玻璃水樣品中的As、Cd、Mn、Cr、Cu、Co、Sb微量元素含量，建立了玻璃水樣品處理及檢測方法。結果表明，該方法得到的各元素標準曲線的線性相關系數在0.99982～0.99999之間，線性回歸較好，檢出限范圍為0.008～0.078 μg/L。加標回收率為95.5%～105.0%。相對標準偏差均在2.0%以下，測試精密度較好。測定了6種不同品牌的玻璃水樣品中的7種微量元素的含量，除Mn、Cu外，其他元素含量差別不大。玻璃水揮發后，其中的微量元素富集在顆粒物中，對環境造成巨大危害，應引起相關部門重視。

關鍵詞：玻璃水，汽車風窗玻璃清洗液，電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS），微量元素

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.19.034

Determination of Trace Elements in Glass Cleaner by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

LIU Shu-min1，2 BIAN Hui1，2* LI Si-ming1，2 LI Hua-fei1 LIU Chang3

（1. TianJin Product Quality Inspection Technology Research Institute； 2. National Market Supervision Technology Innovation Center for Quality and Safety of Petroleum and Petrochemical Products； 3. Tiangong University）

Abstract： In this study， the contents of trace elements As， Cd， Mn， Cr， Cu， Co and Sb in glass cleaner samples were determined by ICP-MS method， and a method for treating and detecting glass cleaner samples was established. The results showed that the linear correlation coefficient of the standard curve of each element obtained by this method was 0.99982～0.99999， and the linear regression was good， with the detection limit range of 0.008～0.078 μg/L. The recovery rate of standard addition was 95.5%～105.0%. The relative standard deviations were all below 2.0%， and the test precision was good. The contents of seven trace elements in six different brands of glass cleaner samples were determined. Except Mn and Cu， the contents of other elements had little difference. After the glass cleaner volatilized， the trace elements in it were enriched in particulate matter， which caused great harm to the environment and should be paid attention to by relevant departments.

Keywords： glass cleaner， cleaning liquid for automobile windshield， inductively coupled plasma-mass spectrometer （ICP-MS）， trace elements

0 引言

玻璃水是汽車風窗玻璃清洗液的俗稱，具有清潔、抗凍等作用，是汽車保養中使用量最大的消耗品之一。隨著玻璃水的噴出和雨刷器的擺動，汽車風窗玻璃得到清洗，但玻璃水中的微量元素也隨之進入空氣、土壤、河流中，對環境形成潛在威脅。在我國的國家標準GB 23436-2009《汽車風窗玻璃清洗液》中只對冰點，pH值，洗凈力等做了規定，而對微量元素的含量并未作出明確要求[1]。隨著我國汽車市場的迅猛發展，預計到2023年，玻璃水產量將會達到146萬噸[2]。玻璃水使用過程中更接近駕駛員，大量的玻璃水的使用，對人體及環境產生嚴重影響，因此對玻璃水中微量元素的測定應該受到重視。

電感耦合等離子質譜（ICP-MS）技術測定多種微量元素是一種高效、準確的方法[3-5]，特別適合于低含量多元素同時分析[6]，但目前用ICP-MS同時測定玻璃水中多種微量元素含量的方法未見報道。

1 實驗部分

1.1 主要儀器

ICAP Q型電感耦合等離子體質譜儀，電熱板，100 mL移液管，1 mL移液槍，5 mL移液槍，100 mL、250 mL容量瓶，燒杯等；所有使用的器皿均用30%硝酸浸泡48 h，并用超純水沖洗至少20遍。

1.2 樣品與試劑

6種不同品牌玻璃水樣品，2種購于4S店，2種購于加油站，2種購于互聯網；氬氣（99.99%）；As、Cd、Mn、Cr、Cu、Co、Sb標準貯備溶液，濃度為100 mg/L；內標液，含45Sc、72Ge、115In；硝酸；超純水。

1.3 內標元素的選擇

在ICP-MS分析的過程中，分析信號會隨時間而發生漂移，而且分析樣品時基體效應明顯，被測信號會出現抑制或增強效應[7]采用內標法可以校正儀器的漂移誤差，補償基體效應，提高測定結果的準確性和精密度[8]。內標元素選擇的原則：內標元素與被測元素在光源作用下應具有相近的蒸發性質；與待測元素的質量數盡可能接近；分析線對兩條譜線的激發電位相近；內標元素必須是試樣中不含有或含量極少可以忽略的元素。

實驗選擇的內標元素為：45Sc、72Ge、115In。

1.4 實驗方法

1.4.1 樣品預處理

用移液管取200 mL玻璃水樣品于300 mL聚四氟乙烯燒杯中，蓋上蓋子，置于恒溫電熱板上揮發至干，冷卻后用3%硝酸溶液定容至25 mL。同時制備空白溶液。

1.4.2 實驗條件

射頻功率為1.25 kW，冷卻氣流量為15 L/min，輔助氣流量為1.0 L/min，霧化器流量為0.7215 L/min，霧化器溫度為2℃，采集次數為3次。

1.4.3 測定方法

儀器開機穩定后，用調諧液優化儀器各項參數，優化完全后進行實驗。

2 結果與討論

2.1 待測元素同位素及線性相關系數

精密量取各標準溶液適量，3%硝酸溶液稀釋至250 mL容量瓶中，制得標準溶液系列，其中Co、Sb、As、Cr、Cd混合標準溶液濃度分別為0.05 μg/ L、0.10 μg/L、0.20 μg/L、0.50 μg/L、1.0 μg/L；Mn、Cu混合標準溶液濃度分別為0.2 μg/L、1.0 μg/ L、5.0 μg/L、10.0 μg/L、50.0 μg/L。以待測元素質量濃度為縱坐標，以各待測元素峰響應值與內標元素參比峰響應值的比值為橫坐標進行線性回歸方程，相關系數不小于0.995。結果見表1。

2.2 檢出限與精密度

取1.4.1項下的空白溶液連續測定11次，得出的響應值做標準偏差；該響應值的3倍標準偏差對應的元素濃度即為檢出限。As、Cd、Mn、Cr、Cu、Co、Sb檢出限范圍為0.008～0.078 μg/L，見表1。分別取線性濃度溶液（含Co、Sb、As、Cr、Cd混合標準溶液0.20 μg/L，含Mn、Cu混合標準溶液5.0 μg/L）平行測定6次，結果計算相對標準偏差（RSD）。Co、Sb、As、Cr、Cd、Mn、Cu的含量RSD范圍為0.8%～2.0%，見表1。

2.3 回收率試驗

為檢驗測試方法的準確性，在玻璃水樣品1中加入一定濃度的標準溶液，測定樣品的加標回收率，回收率范圍為95.5%～105.0%，結果列于表2。

2.4 玻璃水樣品中微量元素測定結果

按上述測定方法，用ICP-MS分別測定6種玻璃水樣品中微量元素的含量，測量結果列于表3。經過對6批玻璃水樣品的7種重金屬測定結果得知，As含量為0.038～0.161 μg/L，Cd含量為未檢出-0.068μg/L，Mn含量為0.209～29.851 μg/L，Cr含量為0.029～0.059 μg/L，Cu含量為未檢出-10.958 μg/L，Co含量為0.028～0.401 μg/L，Sb含量為0.080～0.098μg/L。除Mn、Cu外，其他元素含量差別不大，由于國家標準未將微量元素作為質量控制指標，不同品牌的玻璃水中的Mn、Cu含量差別較大。整體上，以上7種微量元素在玻璃水中的含量較低，但隨著玻璃水的使用，在車窗表面的揮發，玻璃水中的微量元素沉積在車窗上，吸附在顆粒物中[9-10]。顆粒物組分中的重金屬是大氣環境中組成復雜、危害嚴重的污染物，具有不可降解性，重金屬的長期存在可能對環境構成極大的潛在威脅[11-12]。

3 結論

本研究采用ICP-MS法測定了玻璃水樣品中的As、Cd、Mn、Cr、Cu、Co、Sb微量元素含量，建立了玻璃水樣品處理及檢測方法，結果表明，該方法得到的各元素標準曲線的線性相關系數為0.99982～0.99999，線性回歸較好，檢出限范圍為0.008～0.078 μg/L。加標回收率為95.5%～105.0%之。相對標準偏差均在2.0%以下，測試精密度較好。測定了6種不同品牌的玻璃水樣品中的7種微量元素的含量，除Mn、Cu外，其他元素含量差別不大。玻璃水揮發后，其中的微量元素富集在顆粒物中，對環境造成巨大危害，應引起相關部門重視。

參考文獻

[1]汽車風窗玻璃清洗液：GB 23436-2009[S].

[2]中研普華研究院.2021—2026年玻璃水行業市場深度分析及發展策略研究報告[R].2021.

[3]葉敏強，張君，任妍冰，等.ICP-MS/MS直接測定海水中12種痕量金屬元素[J].環境監測與預警，2023，15（1）：56-60.

[4]李智明，盧日剛，鄧鳴，等.電感耦合等離子體質譜法檢測藥品中重金屬及其他元素的研究進展[J].理化檢驗-化學分冊，2022，58（12）：1477-1482.

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