ICP測定水中9種重金屬的分析研究

文/強琳

ICP測定水體中常規(guī)的九種重金屬做了四個指標的分析測試 // 水體重金屬污染問題日趨嚴重，科學準確的分析水中重金屬已成為環(huán)境監(jiān)測工作必不可少的一項任務。測試結(jié)果表明鈷、鎳、鎘、鋇、鉻、銅、鋰、錳、鍶九種元素的方法檢出限、精密度、準確度及加標回收率均到了技術(shù)導則的要求，證明實驗室各項分析條件均滿足實驗要求，具備9種元素的分析能力。

隨著地表水污染程度的加劇以及人們對水體生態(tài)環(huán)境功能要求的日益提高，做好水質(zhì)監(jiān)測分析已經(jīng)刻不容緩。水體污染中重金屬污染相比其他污染物具有長期積累性，能在生物體內(nèi)引起生理性病變及致畸致癌，而且可以進入河底沉積物和土壤體系中，導致環(huán)境要素的二次污染，做好水中重金屬的監(jiān)測分析對水體質(zhì)量監(jiān)管和治理有著極其重要的指導意義。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP）相比原子吸收分光光度法測定重金屬具有同時測定多元素、分析方法簡便快捷的優(yōu)勢。本文旨在參照《HJ776-2015 水質(zhì)32種元素的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》用ICP-OES探討水中比較常見的重金屬的分析測試。

實驗部分

儀器

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀為AVIO200型，美國PE公司；

霧化氣流量：0.70 L/min；

等離子冷卻氣流量：1.0 L/min；

輔助氣流量：0.20 L/min；

RF功率：1300 W；

樣品提升時間：30秒，采用軸向觀測。

試劑

24元素標準溶液，濃度為100μg/mL，美國PE公司；

硝酸，德國Merck公司，優(yōu)級純；

氬氣、氮氣純度大于≥99.999%；

超純水電阻大于18.2 MΩ。

標準曲線的建立

表1 各元素測定波長及曲線相關(guān)系數(shù)

因儀器對不同元素的響應值的差異，分別配制曲線1用以測定鈷、鎳、鎘、鋇，準確移取5.00mL濃度為100 μg/mL的混合元素標準溶液于50 mL容量瓶中，用（1+99）硝酸溶液定容至刻線，制得標準儲備濃度為10 μg/mL。于6個100 mL容量瓶中，分別加入0.00、1.00、2.00、4.00、7.00 mL標準使用液，用（1+99）硝酸溶液定容至刻線，制得濃度分別為0.00、0.10、0.20、0.40、、0.70 mg/L的標準溶液，以測定值繪制標準曲線。曲線2用以測定鉻、銅、鋰、錳、鍶，準確移取5.00mL濃度為100 μg/mL的混合元素標準溶液于50 mL容量瓶中，用（1+99）硝酸溶液定容至刻線，制得標準儲備濃度為10 μg/mL。于6個100 mL容量瓶中，分別加入0.00、1.00、2.00、4.00、5.00 mL標準使用液，用（1+99）硝酸溶液定容至刻線，制得濃度分別為0.00、0.10、0.20、0.40、0.50 mg/L 的標準溶液，以測定值繪制標準曲線。采用儀器響應最佳波長或次優(yōu)波長進行分析測定，各元素相關(guān)系數(shù)如表1所示。

樣品前處理

測定清潔的地表水、地下水中可溶性金屬元素的前處理：水樣采集后通過0.45 μm濾膜過濾，棄去初始的50～100 mL溶液，收集所需體積的濾液并用（1+1）硝酸把溶液調(diào)節(jié)至pH＜2，上機測定。

結(jié)果與討論

方法檢出限

按照《HJ168-2010環(huán)境監(jiān)測分析方法制修訂技術(shù)導則》中規(guī)定，試劑空白未檢測出目標物質(zhì)，需要對濃度或含量為估計方法檢出限的3-5倍的樣品進行7次平行測定，計算標準偏差，再按照公式計算方法檢出限。

表1 方法檢出限、測定下限匯總表

表2精密度匯總表

式中 MDL-方法檢出限；

S-標準偏差

以下9元素采用濃度大致在方法檢出限的3-5倍濃度進行測定得出以下元素方法檢出限，具體見下表。鈷、鎳、鎘、鋇、鉻、銅、鋰、錳、鍶9種元素的檢出限為0.001～0.009 mg/L，測定下限為0.004～0.036 mg/L，均遠低于方法規(guī)定的檢出限。

表3準確度匯總表

表4加標回收率匯總表

精密度

精密度是使用特定的分析程序在受控條件下重復分析均一樣品所測定測定值之間的一致程度。它反映了分析方法或測量系統(tǒng)存在的隨機誤差的大小。測試結(jié)果的隨機誤差越小，測試的精密度越高。文章采用低中高三個濃度的樣品進行了精密度的分析測試，結(jié)果如表2所示，相對標準偏差范圍為0.39%～5.35%。除了元素鋰在低濃度穩(wěn)定性較差外其余元素的相對標準偏差都比較低，說明試劑測試分析過程誤差都較小，儀器的分析過程穩(wěn)定，重復性較好，所測元素的精密度測試均達到了要求。

準確度匯總

準確度常用以度量一個特定的分析程序所獲得的分析結(jié)果（單次測定值或重復測量值的均值）與假定的或公認的真值之間的符合程度。一個分析方法或分析系統(tǒng)的準確度反應該方法或該測量系統(tǒng)存在的系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合指標，決定著分析結(jié)果的可靠性。文章對鈷、鎳、鎘、鋇、鉻、銅、鋰、錳、鍶9種元素用三種濃度溶液對準確度做了測試，結(jié)果如表3所示。相對偏差范圍為-8.70%～-0.38%。在質(zhì)控值范圍內(nèi)偏低的元素較多，鉻元素的準確度均偏低較大，初步估計為干擾較大所致。

加標回收率匯總

加標回收率是另一個測試準確度的指標。在實際樣品中加入一定量的標準樣品，計算其加標回收率。鈷、鎳、鎘、鋇、鉻、銅、鋰、錳、鍶9種元素加標回收率范圍為90%～110%，如表4所示。說明分析過程的隨機誤差和系統(tǒng)誤差都較小，整個分析過程穩(wěn)定可靠。

結(jié)論

經(jīng)過9元素的檢出限、精密度、準確度及加標回收率的分析測試，鈷、鎳、鎘、鋇、鉻、銅、鋰、錳、鍶9種元素的檢出限為0.001～0.009 mg/L， 測 定 下 限 為0.004～0.036 mg/L，均遠低于方法規(guī)定的檢出限。九種元素的精密度分析結(jié)果為其相對標準偏差范圍為0.39%～5.35%，分析結(jié)果基本一致。準確度的分析測試的結(jié)果表面相對偏差范圍為-8.70%～0.38%，加標回收率為90%～110%。本分析方法及所采用的試劑均符合分析要求，具備采用《HJ776-2015 水質(zhì)32種元素的測定電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》分析地表水及地下水中鈷、鎳、鎘、鋇、鉻、銅、鋰、錳、鍶的能力。