ICP-MS和AFS測定地表水中砷和硒含量的比較

李欣桐,劉孟昭,冷國雙,石 歡

（長春市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院城市環(huán)境檢測研究中心，吉林 長春 130000）

隨著工業(yè)時(shí)代不斷發(fā)展,自然環(huán)境壓力也日益加重,人們對自然水資源的保護(hù)迫在眉睫,重金屬污染尤為關(guān)注,地表水砷、硒是環(huán)境監(jiān)測中的重要指標(biāo),砷、硒等重金屬都是嚴(yán)重危害人體健康的有害物質(zhì),人體長期攝取吸收這些有害物質(zhì)將會對人體健康造成嚴(yán)重危害[1]。鑒于金屬污染對環(huán)境和人體健康的危害,發(fā)展快速、準(zhǔn)確的檢測方法具有重要的意義。

地表水檢測重金屬元素常用AFS、ICP-MS,但在實(shí)際工作中兩種檢測方法存在差異,為了更好、更準(zhǔn)確的監(jiān)測地表水重金屬元素的動態(tài)變化,將對比分析兩種檢測方法,根據(jù)條件選擇檢測方法,提高工作效率及準(zhǔn)確度。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

1.1.1 主要實(shí)驗(yàn)儀器

7900ICP-MS,美國安捷倫科技有限公司；PF73原子熒光光度計(jì),北京普析通用儀器有限公司；Million-Q純水機(jī),法國默克密理博公司；MARS6高壓密閉微波消解儀,美國CEM公司。

1.1.2 試 劑

砷單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL）,中國計(jì)量科學(xué)研究院；硒單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000 μg/mL）,國家有色金屬及電子材料分析測試中心；ICP分析用多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL）,國家有色金屬及電子材料分析測試中心；65%濃硝酸,德國默克；鹽酸(優(yōu)級純）；硫脲(分析純）；抗壞血酸(分析純）；硼氫化鉀(優(yōu)級純）。

1.2 儀器條件

表1 原子熒光光度計(jì)工作條件Table 1 Working conditions of atomic fluorescence photometer

表2 電感耦合等離子質(zhì)譜儀工作條件Table 2 Working conditions of inductively coupled plasma mass spectrometer

1.3 樣品制備

量取20 mL搖勻后水樣與消解罐中,加入3 mL濃硝酸,在180℃溫度下微博消解15 min。消解完畢,用趕酸儀濃縮趕酸,冷卻至室溫后,將消解溶液移至50 mL容量瓶中,用去離子水定容至刻度,待測[2]。

1.3.1 原子熒光法

量取待測液5.00 mL于10 mL比色管中,加入2 mL鹽酸1+1溶液(砷需要再加入2 mL硫脲抗壞血酸溶液,放置室溫30 min）,用水稀釋定容,混勻[3]。

1.3.2 ICP-MS法

待測溶液直接上機(jī)檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 3 Standard curve

2.2 檢出限

選取10個(gè)空白樣品進(jìn)行檢測,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差,再根據(jù)公式MDL=3.14×SD計(jì)算檢出限。

AFS法測得的砷和硒的檢出限分別為0.02 μg/L；0.01 μg/L,滿足標(biāo)準(zhǔn)檢出限要求。

ICP-MS法測得砷和硒的檢出限分別 0.001 μg/L；0.01 μg/L,滿足標(biāo)準(zhǔn)檢出限要求。

2.3 精密度和準(zhǔn)確度

分別取砷(環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所200441）和硒(203718）的標(biāo)準(zhǔn)溶液,同一標(biāo)液平行測定6次,結(jié)果如表4所示。

表4 精密度和準(zhǔn)確度結(jié)果Table 4 Precision and accuracy results

結(jié)果表明,兩種方法精密度準(zhǔn)確度都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)符合要求,ICP-MS法測定As和Se誤差低于AFS法[4]。

2.4 加標(biāo)回收

選取6份不同的地表水樣品進(jìn)行檢測,同一樣品平行測定3次,并進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),加標(biāo)量為1.00 μg/L,結(jié)果見表5、 表6。

表5 AFS加標(biāo)回收Table 5 AFS standard addition and recovery

表6 ICP-MS加標(biāo)回收Table 6 ICP-MS standard addition and recovery

結(jié)果表明,ICP-MS測得的加標(biāo)回收率范圍為砷97.3%～105%、硒95.6%～103%；AFS測得的加標(biāo)回收率分別為砷92.0%～102%、硒92.7%～100%；兩種方法檢測地表水樣品加標(biāo)回收率均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié) 論

比較電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS）和原子熒光法(AFS）測定地表水中砷和硒的含量中,兩種實(shí)驗(yàn)方法線性關(guān)系良好,儀器穩(wěn)定操作良好,各方面滿足水質(zhì)檢測要求。

在檢出限方面,硒的檢出限相同,ICP-MS測得砷的檢出限要低于AFS；在精密度和準(zhǔn)確度方面,雖都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,但I(xiàn)CP-MS更優(yōu)于AFS；在檢測實(shí)際地表水樣品方面,兩種方法測得實(shí)際數(shù)值無明顯差異,達(dá)到實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)檢測水平,加標(biāo)回收率ICP-MS更好。綜上,在實(shí)際檢測地表水樣品中,兩種儀器均可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)檢測要求,ICP-MS法同時(shí)可測定多種不同的元素,提高工作效率,準(zhǔn)確度高,但檢測成本高,更適用于多種元素測定；AFS法雖一次只可測單金屬元素,但儀器靈敏度高,可操作性強(qiáng),檢測成本優(yōu)。ICP-MS法在金屬分析方面研究較為廣泛,尤其是在環(huán)境領(lǐng)域,與傳統(tǒng)的元素檢測實(shí)驗(yàn)方法相比,它具有不可替代的優(yōu)勢在實(shí)際的檢測工作中是不可或缺的[5]。