ICP-MS法測定水樣中的重金屬

胡恒(中化地質礦山總局湖南地質勘查院，湖南 長沙 410004)

0 引言

隨著我國工業(yè)化程度的不斷提高，水污染問題也日益嚴重，其中重金屬作為水污染的重要隱患之一，越來越受到人們的關注。目前檢測水樣品中重金屬的手段較多，包括分光光度法、比色法、原子吸收法等，但是這些檢測手段在不同程度上存在一定的局限性，如檢測元素品種單一，無法多元素同時分析，檢測周期長等，這些都在很大程度上制約了水樣品中重金屬檢測的發(fā)展[1]。但隨著人們安全意識不斷提高，對水中重金屬含量的要求也會越來越嚴格，這都對檢測方法的靈敏度、精準性和高效性提出了更高的要求。

電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)是近年來隨著科技不斷進步而新出現(xiàn)的一種無機微量元素檢測分析技術。自出現(xiàn)之后，因其精密度高、干擾少、線性范圍寬、多元素可同時檢測等優(yōu)勢，在金屬元素檢測方面發(fā)展迅速。本文通過論述ICP-MS的基本原理，在水樣品中檢測的應用現(xiàn)狀，探究ICP-MS在水樣品中重金屬檢測的條件，對比ICP-MS和其他不同方法對水樣品中重金屬的檢測，為ICP-MS法在水樣品重金屬檢測方面打下堅實基礎。

1 ICP-MS簡介

ICP-MS的檢測原理是將處理后的待檢測樣品溶液，在高溫條件下離子化，然后將離子化的樣品提取至高真空質譜儀中，通過質譜的質量篩選作用，檢出金屬元素，并將最后的結果以譜圖形式呈現(xiàn)，最后通過分析圖譜，對帶測定元素進行定量分析[2]。ICP-MS法的檢測范圍較廣，可以檢出80多種元素，可支持多元素同時檢測，其靈敏度較高，可檢范圍低至ng/L的分析物濃度，且選擇性好，受干擾少，檢測效率高。2018年李偉等[3]使用ICP-MS同時檢測地表水樣品中的錳、銅、鋅、鎘、鉛5種元素。

2 ICP-MS在水樣品重金屬檢測中的研究

2.1 主要儀器

i CAP RQ型電感耦合等離子質譜儀(美國賽默飛公司)，儀器經(jīng)調(diào)試液優(yōu)化后的工作條件見表1；i CE3500型(美國賽默飛公司)石墨爐原子吸收分光光度計；i CAP7000型(美國賽默飛公司)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀；LWFS3101型超純水機(兢鑫科技有限公司)。

2.2 主要試劑

鹽酸(北京化工廠，優(yōu)級純)； 硝酸(北京化工廠，優(yōu)級純)；磷酸二氫銨(天津市福晨化學試劑廠公司，分析純)；硝酸鎂(天津市福晨化學試劑廠公司，優(yōu)級純)；碘化鉀(西隴化工試劑有限公司，優(yōu)級純)；鹽酸羥胺(西隴化工試劑有限公司，優(yōu)級純)；維生素C(天津市福晨化學試劑廠公司，優(yōu)級純)；超純水(兢鑫科技有限公司)；As、Hg、Cu、Pb單元素標準儲備液(國家標準物質研究中心)；銠內(nèi)標液(國家標準物質研究中心)。

2.3 實驗方法

本文根據(jù)需要分別配置As、Hg、Cu、Pb的標準樣品，用于加標回收試驗，配置方法參照周秦，黃劍林等的方法[3]。并量取50mL超純水，分別加入100μg/mL的As、Hg、Cu、Pb標準溶液，再加入5%的HNO3，稀釋制備5ng/mL的待測樣品，分別采用ICPMS法、石墨爐原子吸收法和ICP-AES法測定樣品中的重金屬As、Hg、Cu、Pb的含量，進而對比三種檢測方法的不同，檢測結果如表2～5所示。

2.4 ICP-MS與其他檢測方法在水樣品重金屬檢測中的對比

表1 i CAP RQ型(美國賽默飛公司)電感耦合等離子質譜儀工作參數(shù)

由表2～5可知，ICP-MS法、石墨爐原子吸收法和ICP-AES法三種方法測定水中重金屬As、Hg、Cu、Pb的加標回收率均在80%～120%之間。其中石墨爐原子吸收法檢測重金屬加標回收率范圍在86.7%～112.5%, ICP-MS法檢測重金屬加標回收率范圍在99.6%～102.5%，ICP-AES法檢測重金屬加標回收率范圍在90.0%～110%。

表2 石墨爐原子吸收法檢測重金屬加標回收率

表3 ICP-MS法檢測重金屬加標回收率

表4 ICP-AES法檢測重金屬加標回收率

分別將4種待測樣品分別經(jīng)過ICP-MS法、石墨爐原子吸收法和ICP-AES法三種方法檢測結果如表5所示，由表5可知，石墨爐原子吸收法檢測出的結果中未檢出Hg，ICP-AES法檢測出的4種元素的含量中Hg的含量與目標含量相距較大，只有ICPMS法檢出的4種元素的含量與目標含量最為接近，由此，可見ICP-MS法檢測水中重金屬元素具有較高的精準度和準確性。

3 結語

電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)作為新出現(xiàn)的一種無機微量元素檢測分析技術，具有精密度高、干擾少、線性范圍寬、課多元素同時檢測等優(yōu)勢。近年來隨著電感耦合等離子體質譜的不斷發(fā)展，其在環(huán)境水樣和飲用水樣重金屬檢測方面的應用越來越廣泛。本文通過論述ICP-MS的基本原理，在水樣品中檢測的應用現(xiàn)狀，探究ICP-MS在水樣品中重金屬檢測的條件，對比ICP-MS和其他不同方法對水樣品中重金屬的檢測，為ICPMS法在水樣品重金屬檢測方面打下堅實基礎。結果發(fā)現(xiàn)，與ICP-AES法和石墨爐原子吸收法相比，ICP-MS法在水樣品As、Hg、Cu、Pb檢測中，具有高的精準度，其檢測重金屬加標回收率范圍為99.6%～102.5%，遠遠比ICP-AES法90.0%～110%和石墨爐原子吸收法86.7%～112.5%優(yōu)秀。