電感耦合等離子質(zhì)譜在水環(huán)境重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用

張明錦++郭光貴

文章編號(hào)：2095-6835（2017）10-0157-02

摘 要：水環(huán)境是人類賴以生存的物質(zhì)環(huán)境之一，人們?cè)谏a(chǎn)和生活過(guò)程中，不斷向水環(huán)境中排放重金屬，直接影響了安全用水。水環(huán)境的重金屬檢測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中占有重要地位，ICP-MS分析技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展最快的無(wú)機(jī)微量和痕量元素分析技術(shù)之一，具有可多元素同時(shí)分析、分析速度快、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)。因此，將ICP-MS分析技術(shù)運(yùn)用于水環(huán)境重金屬檢測(cè)中，可以更好地服務(wù)于環(huán)境監(jiān)測(cè)，保障水環(huán)境安全。

關(guān)鍵詞：ICP-MS；水環(huán)境；重金屬；檢出限

中圖分類號(hào)：TU991.21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.157

1 水環(huán)境中重金屬檢測(cè)的重要性

1.1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要性

人們賴以生存的環(huán)境包括由土壤、空氣、水和生物組成的自然環(huán)境，和人們?yōu)榱俗约旱纳娑⒌纳鐣?huì)環(huán)境。水是地球上分布最廣的物質(zhì)之一，但可供人們使用的淡水湖、河流和地下水卻很少，僅占水總量的0.6%.水是生命之源，是人們生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。然而，人類的生產(chǎn)活動(dòng)使大量的工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)回流水、生活污水及其他廢棄物排入水體，造成地下水、水庫(kù)、湖、河和江等水源的污染，引起水質(zhì)惡化，而水環(huán)境質(zhì)量直接影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，進(jìn)而影響人們的生活質(zhì)量。因此，水的質(zhì)量狀況也必然受到人們的重視。而水質(zhì)監(jiān)測(cè)正是以此為目的，以江、河、海洋、湖泊、水庫(kù)、地下水等水體和工業(yè)廢水、生活污水的排放口為對(duì)象進(jìn)行監(jiān)督、監(jiān)測(cè)，以檢查水的質(zhì)量是否符合國(guó)家規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，為控制水污染、保護(hù)水資源提供依據(jù)。

1.2 重金屬污染

重金屬主要是指比例大于5的金屬，約為45種。環(huán)境污染方面所指的重金屬，實(shí)際上主要是指汞、鎘、鉛、鉻、砷等金屬或類金屬，也指具有一定毒性的一般重金屬，比如銅、鋅、鎳、鈷、錫等。絕大部分重金屬，比如汞、鉛、鎘等并非生命活動(dòng)所必需，其產(chǎn)生毒性的范圍在0.01～0.001 mg/L之間。環(huán)境中低濃度的重金屬通過(guò)食物鏈中的生物富集作用，在人體內(nèi)大量蓄積，破壞了人體內(nèi)正常的生理代謝活動(dòng)。隨著工業(yè)的發(fā)展，重金屬的使用越來(lái)越廣泛，隨之帶來(lái)的重金屬污染也越來(lái)越嚴(yán)重。

目前，人們主要從地下水、地表水、大氣降水、土壤和底質(zhì)中掌握重金屬的污染情況。重金屬是水環(huán)境中普遍存在的一類污染物，具有高穩(wěn)定性、可累積性和不可降解性等特點(diǎn)。水體中重金屬污染物會(huì)通過(guò)各種暴露途徑（飲水，食物攝入，皮膚暴露和呼吸途徑等）危害人體健康。日本的“水俁病”事件、“骨痛病”事件，劇毒物污染萊茵河事件，柳州鎘污染事件等都是因?yàn)橹亟饘傥廴舅w造成的全球重大重金屬污染事件。從這些污染事件中可以看到，水體重金屬污染已對(duì)人們的健康、生活和生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。水環(huán)境中的重金屬污染主要來(lái)自化工廠、電鍍工業(yè)和金屬冶煉工業(yè)等。絕大多數(shù)重金屬不易被生物分解，因此，重金屬污染一旦發(fā)生，治理更難，危害更大。

因此，環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水體中重金屬的檢測(cè)和監(jiān)督，預(yù)防或減輕水體中重金屬的污染，為人們的身體健康和生產(chǎn)生活提供保障。當(dāng)前水環(huán)境重金屬檢測(cè)具有以下3個(gè)特點(diǎn)：①重金屬容易吸附到懸浮顆粒物中，沉降到水底，在沉積物中長(zhǎng)期存在。所以，重金屬的影響是一個(gè)緩慢的過(guò)程，其毒副作用可能需要比較長(zhǎng)的時(shí)間才能表現(xiàn)出來(lái)，需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。②有關(guān)樣品的重金屬含量一般很低，均是微量或痕量水平，技術(shù)要求比較高。③重金屬種類比較多，各金屬元素又具有各自的特點(diǎn)，用傳統(tǒng)的原子吸收光譜法、原子熒光光譜法等比較耗時(shí)，耗樣品量，檢出限比較高。

2 ICP-MS

ICP-MS是電感耦合等離子質(zhì)譜（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）的英文縮寫(xiě)，它起源于20世紀(jì)80年代，在元素定量分析、同位素分析和形態(tài)分析等領(lǐng)域發(fā)展迅速。在國(guó)內(nèi)，ICP-MS技術(shù)已經(jīng)被逐漸應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，為我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了有力的技術(shù)保障。

2.1 ICP-MS的工作原理

ICP-MS是用電感耦合等離子體（ICP）作為離子源，以質(zhì)譜儀作為濾質(zhì)器的無(wú)機(jī)元素分析儀。ICP分析元素的工作原理是：待檢樣品處理成溶液后，被引入ICP，并在ICP的高溫環(huán)境下離子化，樣品溶液中的多種元素離子被ICP-MS的接口提取到高真空的質(zhì)譜儀中，經(jīng)過(guò)質(zhì)量篩選器的篩選，具有特定質(zhì)荷比（M/Z）的離子被傳輸和檢測(cè)。因?yàn)椴煌氐碾x子具有不同的質(zhì)荷比，所以，ICP-MS可以分析元素周期表中多達(dá)80多個(gè)元素。

ICP-MS檢測(cè)法的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)的石墨爐原子吸收檢測(cè)法、電感耦合等離子體光譜檢測(cè)法等無(wú)機(jī)分析技術(shù)，同時(shí)，還可以與其他技術(shù)聯(lián)用。與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)檢測(cè)方法相比，ICP-MS檢測(cè)法具有樣品需要量少、干擾因素少、檢出限低（有的元素可達(dá)ng/L）、動(dòng)態(tài)線性范圍極好（達(dá)9個(gè)數(shù)量級(jí)）、分析速度快、準(zhǔn)確度高、具有掃描能力（可半定量測(cè)定）、可同時(shí)進(jìn)行多種重金屬元素檢測(cè)等特點(diǎn)。在水環(huán)境重金屬檢測(cè)中，ICP-MS能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，為重金屬檢測(cè)提供高效的技術(shù)支撐。

2.2 ICP-MS的應(yīng)用

目前，ICP-MS已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境等行業(yè)。在國(guó)內(nèi)，已有不少專家和學(xué)者將ICP-MS技術(shù)應(yīng)用到水環(huán)境的重金屬檢測(cè)中。嚴(yán)霞將ICP-MS技術(shù)的半定量方法應(yīng)用到了水質(zhì)的金屬應(yīng)急監(jiān)測(cè)中，并取得了滿意的結(jié)果。閔廣全、邵文軍等采用ICP-MS對(duì)水中的Li、Be等16種微量元素進(jìn)行了分析，各元素檢出限在0.01～4.12 ug/L，RSD%<10（n=10）加標(biāo)回收率在91.2%～118.3% .魯淼娟、凌飛等也采用ICP-MS對(duì)水中的硼、錳、銅等20種微量元素進(jìn)行了分析，并達(dá)到了實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。耿夢(mèng)晗、高博等人將ICP-MS技術(shù)與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型相結(jié)合，對(duì)青藏、內(nèi)蒙古邊界地區(qū)和遼河流域水庫(kù)中重金屬污染做了初步的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。何偉、賈濤等利用ICP-MS測(cè)定無(wú)機(jī)鉛，獲得了可靠的低檢出限。由此可見(jiàn)，ICP-MS技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的水環(huán)境重金屬檢測(cè)中，這為保證我國(guó)水環(huán)境安全提供了有力的技術(shù)支持。

3 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)越來(lái)越重視水環(huán)境重金屬污染問(wèn)題，有關(guān)部門及行業(yè)設(shè)立了專門的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，政府也加大了財(cái)政投資力度，增添了先進(jìn)的機(jī)器設(shè)備，重金屬污染檢測(cè)工作有了較大的提高，并逐步完善。相信在各行各業(yè)工作者的共同努力下，一定能營(yíng)造一個(gè)更安全、更環(huán)保的水環(huán)境。

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〔編輯：白潔〕