ICP-MS法測(cè)定集中式飲用水水源地中的17種金屬元素

王晨 楊威 王東偉 姜婧

摘要：通過建立ICP-MS法同時(shí)測(cè)定保定市集中式飲用水水源地中17種金屬元素，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明該方法測(cè)定金屬元素檢出限低，精密度高，準(zhǔn)確度及質(zhì)量控制措施均能達(dá)到HJ700-2014方法要求。

關(guān)鍵詞：ICP-MS;集中式飲用水水源地;金屬元素

Abstract：Through the establishment of ICP-MS method for the simultaneous determination of 17 metal elements in Baoding centralized drinking water source， the experimental results show that the detection limit of this method is low， the precision is high， the accuracy and quality control measures can meet the requirements of hj700-2014.

Key words：ICP-MS;Centralized drinking water source;Metal elemengt

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

NexIon1000型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，PE;現(xiàn)場(chǎng)抽濾裝置，0.45μm孔徑水系微孔濾膜。

1.2 試劑和材料

實(shí)驗(yàn)用水：屈臣氏桶裝純凈水，電阻率≥18MΩ·cm;硝酸：UPS級(jí)，蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司;質(zhì)譜儀調(diào)諧溶液（N8145051）：1μg/L，PE;高純氬氣;高純氦氣。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液

26種元素質(zhì)量控制ICP-MS混標(biāo)（貨號(hào)：CFGG-160008-01-01，產(chǎn)品批號(hào)：977657-5），100μg/mL，O2Si。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)使用溶液

取5mL多元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（1.3.1），用1+99硝酸溶液定容至500mL，配制成1mg/L標(biāo)準(zhǔn)使用溶液。

1.3.3 內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液（5-220MKBY2）

100μg/mL，Agilent Technologies。用1+99硝酸溶液稀釋配制成100μg/L的內(nèi)標(biāo)使用溶液。

1.4 儀器調(diào)試

點(diǎn)燃等離子體，儀器預(yù)熱穩(wěn)定30min后，用質(zhì)譜儀調(diào)諧溶液對(duì)儀器的靈敏度、雙電荷和氧化物進(jìn)行調(diào)諧，在涵蓋所有待測(cè)元素的質(zhì)量范圍內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量校正。其中Be：6853.711CPS、In：141130.141CPS、U：114271.903CPS、雙電荷0.9%、氧化物2.1%，Li、In、U信號(hào)的分辨率在10%峰高所對(duì)應(yīng)的峰寬分別為0.683amu、0.693amu和0.684amu。其他儀器參數(shù)為：射頻功率1 600W，采樣深度0.00mm，Torch-H 0.16mm，Torch-V 0.75mm，載氣流量15.00L/min，輔助氣流量1.20L/min，進(jìn)樣流速35rpm，進(jìn)樣時(shí)間45s，穩(wěn)定時(shí)間15s，采樣時(shí)間0.5s，重復(fù)次數(shù)3次。

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

取不同量的26種元素混標(biāo)使用溶液，用1+99硝酸溶液配制不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。選取Sc、Ge、Rh、In作為內(nèi)標(biāo)，將內(nèi)標(biāo)使用溶液（1.3.3）通過在線加入的方式加入工作溶液中。依次測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，并以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，以樣品信號(hào)與內(nèi)標(biāo)信號(hào)的比值為縱坐標(biāo)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。17種元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.999以上，見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)室空白的測(cè)定

在實(shí)驗(yàn)用水中加入適量硝酸，使pH<2，測(cè)定1次。測(cè)定結(jié)果均低于HJ 700-2014[5]中的方法檢出限，見表2。

2.2 檢出限及測(cè)定下限的測(cè)定

取不同量的26種元素混標(biāo)使用溶液（1.3.2），用1+99硝酸溶液配制成濃度為0.1μg/L、0.3μg/L、1μg/L、3μg/L、4μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。Be、Co、Ag、Cd、Tl對(duì)濃度為0.1μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定10次，V、Mn、Ni、Cu、Mo、Sb、Pb對(duì)濃度為0.3μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定10次，Ti、Ba對(duì)濃度為1μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定10次，Al、Zn對(duì)濃度為3μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定10次，F(xiàn)e對(duì)濃度為4μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定10次;分別計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以其2.821倍計(jì)算檢出限;以檢出限的4倍計(jì)算測(cè)定下限。測(cè)定結(jié)果均低于HJ 700-2014給出的檢出限與測(cè)定下限，見表3。

2.3 精密度

各元素分別選取低、中、高三種濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定6次，其中Be、V、Mn、Co、Ni、Cu、Mo、Ag、Cd、Sb、Tl、Pb對(duì)濃度為1μg/L、5μg/L、50μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定6次，Ti對(duì)濃度為5μg/L、50μg/L、200μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定6次，Al、Fe、Zn對(duì)濃度為5μg/L、50μg/L、100μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定6次，Ba對(duì)濃度為1μg/L、50μg/L、200μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定6次，分別計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。17種元素對(duì)各濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)得的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍在0.4%～4.4%，精密度高，見表4。

2.4 準(zhǔn)確度及質(zhì)量控制評(píng)價(jià)

分別采集1個(gè)地表水飲用水水源地樣品、1個(gè)地下水飲用水水源地樣品和1個(gè)全程序空白樣品，地表水樣品采集后立即用0.45μm濾膜過濾，再分別加入適量硝酸，使pH<2。按照HJ 700-2014的要求進(jìn)行加標(biāo)回收測(cè)定，同時(shí)測(cè)定1個(gè)25μg/L的空白加標(biāo)樣品。測(cè)定及計(jì)算結(jié)果見表5。

（1）實(shí)驗(yàn)室控制樣品：對(duì)實(shí)驗(yàn)室空白進(jìn)行加標(biāo)回收測(cè)定，實(shí)際加標(biāo)量為25.0μg/L，各元素加標(biāo)樣的測(cè)定值范圍為22.3～26.1μg/L，加標(biāo)回收率范圍在89.2%～104%，符合HJ 700-2014規(guī)定的80%～120%的加標(biāo)回收率要求。

（2）平行樣：對(duì)兩個(gè)實(shí)際水樣均測(cè)定平行樣，其中地表水樣品各元素兩次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)偏差范圍在0%～14.3%，地下水樣品各元素兩次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)偏差范圍在0%～11.1%，符合HJ 700-2014規(guī)定的≤20%的要求。

（3）基體加標(biāo)和基體重復(fù)加標(biāo)：對(duì)兩個(gè)實(shí)際水樣進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，其中地表水樣品各元素的加標(biāo)回收率范圍在86.6%～112%，兩個(gè)基體重復(fù)加標(biāo)樣品測(cè)定值的相對(duì)偏差范圍在0%～7.7%;地下水樣品各元素的加標(biāo)回收率范圍在88%～117%，兩個(gè)基體重復(fù)加標(biāo)樣品測(cè)定值的相對(duì)偏差范圍在1.1%～6.4%。兩個(gè)實(shí)際水樣的加標(biāo)回收率能夠達(dá)到HJ700-2014規(guī)定的70%～130%要求，兩個(gè)基體重復(fù)加標(biāo)樣品測(cè)定值的相對(duì)偏差符合HJ700-2014規(guī)定的≤20%的要求。

（4）連續(xù)校準(zhǔn)：每分析10個(gè)樣品之后測(cè)定了1次曲線濃度中間點(diǎn)，各元素測(cè)定結(jié)果與曲線中間點(diǎn)濃度的相對(duì)偏差范圍為0%～3.7%，符合HJ700-2014規(guī)定的≤10%的要求;樣品分析結(jié)束后，回測(cè)了1次曲線濃度最低點(diǎn)，各元素測(cè)定結(jié)果與曲線最低點(diǎn)濃度的相對(duì)偏差范圍為0～8.0%，符合HJ700-2014規(guī)定的≤30%的要求。

3 結(jié)論

本研究建立了ICP-MS法同時(shí)測(cè)定保定市集中式飲用水水源地中17種金屬元素的分析方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明該方法測(cè)定金屬元素檢出限低，精密度高，準(zhǔn)確度及質(zhì)量控制措施均能達(dá)到HJ 700-2014方法要求。經(jīng)監(jiān)測(cè)，地表水集中式飲用水水源地樣品中Be、Ti、V、Fe、Mn、Ni、Co、Cu、Zn、Mo、Cd、Sb、Ba、Tl、Pb 的含量均達(dá)到GB 3838-2002[6]表1一類標(biāo)準(zhǔn)及表2、表3標(biāo)準(zhǔn)要求;地下水集中式飲用水水源地樣品中Be、Al、Fe、Mn、Ni、Co、Cu、Zn、Mo、Cd、Ag、Sb、Tl、Pb 的含量均達(dá)到GB/T 14848-2017表1、表2一類標(biāo)準(zhǔn)要求，Ba的含量達(dá)到GB/T 14848-2017[7]表2二類標(biāo)準(zhǔn)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]環(huán)境保護(hù)部.HJ 773-2015 集中式飲用水水源地規(guī)范化建設(shè)環(huán)境保護(hù)技術(shù)要求[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2015.

[2]胡亞軍，王亮.ICP-MS測(cè)定飲用水中金屬元素的幾點(diǎn)建議[J].低碳世界，2018（4）：18-19.

[3]胡敬芳，李玥琪，高國(guó)偉，等.水質(zhì)重金屬檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].傳感器世界，2017，23（7）：7-14.

[4]余湘飛.重金屬檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境水質(zhì)分析中的應(yīng)用[J].環(huán)境與發(fā)展，2018，30（03）：89-90.

收稿日期：2020-06-18

作者簡(jiǎn)介：王晨（1988-），男，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)工作。