ICP-MS 和石墨爐原子吸收法測定水中鉛含量的比較

汪春英 唐瓊(.廣西壯族自治區(qū)建筑工程質(zhì)量檢測中心，廣西 南寧 530005；

2.南寧市疾病預(yù)防控制中心，廣西 南寧 530023)

0 引言

鉛是一種具有強神經(jīng)毒性的重金屬元素，鉛污染嚴重危害著人類的健康，其可以通過呼吸道和消化系統(tǒng)進入人體，致神經(jīng)系統(tǒng)損害和紅蛋白合成障礙。我國《生活飲用水衛(wèi)生標準 GB/T 5750—2006》規(guī)定生活用水中鉛含量不能超過0.01mg/L，其在生活飲用水衛(wèi)生標準中是重要的有毒有害的重金屬監(jiān)測指標之一，因此準確測定水中鉛含量，對發(fā)現(xiàn)和控制污染源以及預(yù)防鉛污染給人類造成的危害，都具有重要的意義。測定水質(zhì)中鉛的方法有雙硫腙分光光度法[1]、火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法[2]、氫化物原子熒光光譜法[3,4]，電感耦合等離子體質(zhì)譜法[5]，由于水中鉛含量非常低，雙硫腙分光光度法和火焰原子吸收法的最低檢測濃度不能滿足檢測要求，需要對樣品進行預(yù)分離富集。根據(jù)日常工作大批量的進行樣品分析，在眾多方法中選擇了電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子吸收光譜法進行比較。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(iCAP Q，賽默飛世爾科技有限公司，德國)，標準的PFA 同心霧化器，標準的鎳采樣錐和截取錐，原子吸收光譜儀AA3500(賽默飛世爾儀器有限公司，德國)：Pb 空心陰極燈(賽默飛世爾儀器有限公司)：艾柯超純水機(中國/成都康寧實驗專用純水設(shè)備廠)：

鉛標準儲備液：1000μg/mL(GSB04-1742-2004 國家有色金屬及電子材料分析測試中心國標(北京)檢驗認證有限公司)；鉛標準使用液：1.0μg/mL 由標準儲備液用1%硝酸逐級稀釋配制；硝酸(濃度68%～70%，賽默飛世爾科技有限公司)；水質(zhì)鉛質(zhì)控溶液：GSB07-1183-2000(環(huán)境保護部標準樣品研究所)；磷酸二氫銨(2%)溶液：稱取2g 磷酸二氫銨(優(yōu)級純)，加水溶解并定容至100mL。

質(zhì)譜調(diào)諧液(1.0μg/L)：Ba，Bi，Ce，Co，In，Li，U in2%硝酸+0.5%鹽酸(賽默飛世爾科技有限公司)。內(nèi)標元素儲備液(10μg/mL)：鉍，鍺，鈧，銦，鋱，銠，釔(國家有色金屬及電子材料分析測試中心)，使用時將其配制至20μg/L。樣品來源：礦泉水考核樣來自廣西質(zhì)檢院質(zhì)量鑒定培訓(xùn)中心(編號037)。

標準曲線配制：取1.0μg/mL 鉛的標準使用液用1%硝酸配 制濃度為0.0，1.0μg/L，3.0μg/L，5.0μg/L，10μg/L，30μg/L，50μg/L 的標準系列，待石墨爐原子吸收上機測試。另取標準使用液用1%硝酸配制濃度為0.0，0.1μg/L，0.5μg/L，1.0μg/L，5.0μg/L，10μg/L，30μg/L，50μg/L，100μg/L，200μg/L 的標準系列，待電感耦合等離子體質(zhì)譜儀上機測試。

1.2 儀器工作參數(shù)

石墨爐原子吸收光譜儀元素Pb 波長：283.3nm，通帶：0.5nm，燈電流：75%，背景校正：賽曼扣背景，經(jīng)原子化灰化溫度最佳化，選用灰化溫度800℃，原子化溫度1200℃，在線加入2%磷酸二氫銨溶液作為鉛的基體改進劑，具體參數(shù)見表1。經(jīng)自動調(diào)諧，質(zhì)量校正和檢測器交叉校正后將電感耦合等離子體質(zhì)譜法的工作參數(shù)調(diào)節(jié)至最佳狀態(tài)，正向功率：1550W；冷卻氣流量：14L/min；輔助氣流量：0.8L/min；霧化器流量：1.073L/min，詳見表2。在儀器優(yōu)化條件下，標準曲線和處理樣品后同時上機測試。

表1 石墨爐程序

表2 ICP-MS工作參數(shù)

1.3 樣品處理方法

樣品為澄清透明的水質(zhì)，不需要消化，兩種方法均以加1%硝酸酸化后直接上機測試。同時做空白和加標回收試驗。

1.4 方法原理

《水質(zhì)65 中元素的測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法》水樣經(jīng)預(yù)處理后，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜進行檢測，根據(jù)元素的質(zhì)譜圖或特征離子進行定性，內(nèi)標法定量。樣品由載氣帶入霧化系統(tǒng)進行霧化后，以氣溶膠形式進入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣體中被充分蒸發(fā)、解離，原子化和電離，轉(zhuǎn)化成的帶電荷的正離子經(jīng)離子采集系統(tǒng)進入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)離子的質(zhì)荷比即元素的質(zhì)量數(shù)進行分離并定性、定量的分析。在一定濃度范圍內(nèi)，元素質(zhì)量數(shù)處所對應(yīng)的信號響應(yīng)值與其濃度成正比。

《生活飲用水標準檢驗方法金屬指標》水樣經(jīng)適當(dāng)處理后，注入石墨爐原子化器，所含的金屬離子在石墨管內(nèi)經(jīng)原子化高溫蒸發(fā)解離為原子蒸氣，待測元素的基態(tài)原子吸收來自同種元素空心陰極燈發(fā)出的共振線，其吸收強度在一定范圍內(nèi)與金屬濃度成正比。

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種方法的線性范圍和標準方程的比較

用石墨爐原子吸收法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法法測定鉛的線性范圍、回歸方程和檢出限，同時對空白溶液進行11 次測定，根據(jù)檢出限D(zhuǎn)L=3S/R(R 為標準曲線斜率，S 為11 次空白標準偏差)，計算兩種方法的檢出限。實驗結(jié)果表明石墨爐原子吸收法在0～50μg/L 濃度范圍內(nèi)線性良好，而電感耦合等離子體質(zhì)譜法法在0～200μg/L 濃度范圍線性良好，檢測結(jié)果見表3。

圖1 ICPMS法207Pb標準曲線圖

圖2 GFAAS法鉛的標準曲線圖

2.2 兩種檢測方法測定結(jié)果比較

電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析中的干擾主要來自氧化物和多原子離子，測量對象應(yīng)盡可能選擇不受干擾且豐度較高的同位素。本研究采用碰撞池技術(shù)和在線內(nèi)標很好的消除了干擾，同時通過對水質(zhì)鉛質(zhì)控溶液GSB07-1183-2000 的測定，選擇207Pb 為研究對象。將水質(zhì)鉛質(zhì)控樣和樣品(編號032)用石墨爐原子吸收法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時進行測定，兩種方法測定結(jié)果差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P ＞0.05)，在優(yōu)化條件下對質(zhì)控液和樣品液進行連續(xù)3 次測試，相對偏差在0.12%～1.89%之間，說明兩種方法重現(xiàn)性良好。結(jié)果見表4。

表3 方法的線性范圍、曲線方程及檢出限

用兩種方法對樣品進行加標回收試驗，具體做法在10mL礦泉水中分別加入高、中、低三個濃度水平的鉛標準，石墨爐原子吸收法加標回收率為94.8%～100.4%，電感耦合等離子體質(zhì)譜法加標回收率為99.3%～105.1%，兩種檢測方法的加標回收率相近，結(jié)果見表5。

表4 兩種方法測定鉛的含量

表5 加標回收實驗測定結(jié)果

2.3 加標回收實驗

3 結(jié)語

本文通過電感耦合等離子體質(zhì)譜法和石墨爐原子吸收光譜法分別對水質(zhì)中的鉛含量進行測試比較，發(fā)現(xiàn)電感耦合等離子體質(zhì)譜法干擾少、靈敏度高，檢出限低，線性范圍更寬，樣品前處理也比原子吸收法簡單便捷，上機測試耗時短，并且具有同時測定多個元素的優(yōu)勢，對于日常大批量分析樣品非常有用，但是因為其價格昂貴，成本較高，未能普及。