ICP—MS法测定地表水中7种重金属元素含量

ICP-MS法测定地表水中7种重金属元素含量刘卫丽，刘欢欢，胡慧洁，赵昌平，赵杰(江苏省苏州国环环境检测有限公司，江苏苏州215000)摘要［目的］建立电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)同时测定地表水中7种重金属元素含量的方法。［方法］采用ICP-MS法，用2%HNO3配制Cd、Cr、Cu、Se、Pb、Zn、Hg浓度为0、5．0、10．0、20．0、40．0、50．0μg/L的标准系列，以45Sc、74Ge、115In、185Re作在线内标，调节仪器测定参数，测定地表水环境质量标准基本项目中的重金属元素含量。［结果］ICP-MS法测定的7种重金属含量元素的线性相关系数均＞0．9990，标准样品的测定值均在保证值范围内，加标回收率为95．5%～102．0%。［结论］ICP-MS法具有操作简便、干扰少、分析速度快、灵敏度高、结果准确可靠等优点，是测定地表水中重金属元素含量的理想方法。关键词金属元素含量;电感耦合等离子体质谱法;地表水中图分类号S181文献标识码A文章编号0517－6611(2016)06－122－01SimultaneousDeterminationof7HeavyMetalElementsinSurfaceWaterbyICP-MSLIUWei-li，LIUHuan-huan，HUHui-jieetal(SuzhouGuohuanEnvironmentDetectionCo．Ltd，Suzhou，Jiangsu215000)Abstract［Objective］ToestablishanICP-MSmethodforthe7elementsdeterminationinsurfacewater．［Method］Serialmixedstandardso-lutionswerepreparedby2%HNO3withconcentrationsofCd，Cr，Cu，Se，Pb，Zn，Hgbeing0．0，5．0，10．0，20．0，40．0，50．0μg/L．45Sc，74Ge，115In，185Rewasusedason-lineinternaIstandardsandtheinstrument’sparameterswereadjustedtogoodstate，themetalele-mentsinthesurfacewaterenvironmentqualitystandardbasicprojectweredetermined．［Result］Thelinearcorrelativecoefficientsfor7ele-mentswerehigherthan0．9990，testingvaluesofstandardreferencematerialswerewithinguaranteedscope，spikedrecoverieswerebetween95．5%and102．0%．［Conclusion］TheICP-MSmethodissimple，quick，lessinterference，sensitiveandaccurate，itcanbeusedasperfectmethodtodeterminemetalelementscontentinsurfacewater．KeywordsMetalelementscontent;ICP-MS;Surfacewater作者简介刘卫丽(1985－)，女，河南商丘人，助理研究员，硕士，从事环境检测研究。收稿日期2016-01-08近年来，随着工业的迅速发展，我国各类水体中重金属污染日趋加剧，因此建立快速、准确、灵敏的重金属含量检测方法非常必要。目前，我国学者研究出多种测定地表水中重金属的方法，如化学法、原子吸收分光光度法(AAS)［1－4］、原子荧光分光光度法(AFS)［5－7］、等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)［8－9］，其中，化学法、AAS法和AFS法只能逐个测定单元素(或2个元素)，分析速度慢;ICP-AES法虽然可以多元素同时测定，但谱线干扰多，灵敏度较低。与传统无机分析技术相比，电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)提供了最低的检出限，最宽的动态线性范围，干扰少，分析精密度高，分析速度快以及检测模式灵活多样，已被广泛应用于环境、医学、生物、半导体、冶金、石油、核材料分析等领域［10］。笔者研究采用ICP-MS法测定地表水中常规重金属元素含量，旨在为建立快速、准确、灵敏、高效的地下水重金属检测方法提供参考。1材料与方法1．1材料电感耦合等离子体质谱仪iCAPQICP-MS，RF功率1550W，冷却气13．8L/min，辅助气0．8L/min，驻留时间100ms，雾化气1．0L/min。雾化器，镍采样锥，截取锥，ThermoFisherScientific;氩气(纯度＞99.999%)，金龙气体厂;精密微量移液器，德国Eppendorf;超纯水，电阻率18.2MΩ·cm;硝酸(UP级)，苏州品瑞化学有限公司;汞标准溶液，环境保护部标准样品研究所，100μg/mL;质谱调谐液，包括1．0μg/L的Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U溶液。1．2方法1．2．1标准溶液的配制。吸取多元素标准溶液，用2%HNO3稀释为0、5．0、10．0、20．0、40．0、50．0μg/L的标准系列，配制浓度为10．0μg/L的内标物质45Sc、74Ge、115In、185Re的混合溶液。内标物质为Cd(115In)、Cr(45Sc)、Cu(74Ge)、Se(74Ge)、Pb(185Re)、Zn(74Ge)、Hg(185Re)。1．2．2样品预处理。地表水是清洁水样，可直接取样加入高纯硝酸酸化至pH＜2，上机测定。1．2．3重金属含量的测定［11］。仪器抽真空，点火，稳定后用调谐液调整仪器各项指标，使仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等指标达到测定要求后，编辑方法，以45Sc、74Ge、115In、185Re作为在线内标物质，与待测样品同时进样进行测定。将试剂空白、标准系列、样品溶液、质控样品分别引入仪器，由计算机采集数据、绘制标准曲线，计算回归方程、给出测定结果。2结果与分析2．1方法检出限将ICP-MS仪点燃等离子体30min，期间用1．0μg/L的Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U调谐溶液对仪器参数进行调试，观测调谐元素的灵敏度、稳定性及氧化物水平等分析指标，以确定仪器最佳工作条件。在优化的试验条件下，平行测定2%硝酸空白溶液11次，计算各元素的标准偏差σ，以3σ确定方法检出限，10σ确定方法定量下限。由表1可知，7种重金属的检出限低，各金属元素的定量下限均低于国家标准，满足分析要求，尤其是Cd的检出限低至0．0009μg/L。2．2标准曲线配制标准系列浓度为0、5．0、10．0、20．0、40．0、50．0μg/L7种重金属元素混合标准溶液系列，以质量浓度为横坐标，信号强度为纵坐标，绘制标准曲线。标准曲线的回归方程及相关系数见表1。由表1可知，各元素标准曲线线性关系良好，相关系数均大于0．9990。(下转第126页)责任编辑陈红红责任校对况玲玲安徽农业科学，JournalofAnhuiAgri．Sci．2016，44(6):122，126ChaoXing(3)该研究采用的污泥取自合肥市污水处理厂污泥浓缩脱水机房，样本选取具有一定的局限性。该研究仅针对细菌、放线菌和真菌三类微生物对污泥中重金属的敏感度进行了研究，未对其他微生物种类展开全方面深入研究，另外污泥中其他重金属元素的影响有待进一步研究。参考文献［1］李瑞美，何炎森．重金属污染与微生物研究概况［J］．福建热作科技，2003，28(4):25－28．［2］蔡信德，仇荣亮．镍污染对土壤微生物的生态效应［J］．生态科学，2004，23(3):273－277．［3］赵祥伟，骆永明，滕应，等．重金属复合污染农山土壤的微生物群落遗传多样性研究［J］．环境科学学报，2005，25(2):186－191．［4］滕应，龙健．重金属污染土壤的微生物生态效应及修复研究进展［J］．土壤与环境，2002，11(1):85－89．［5］SEIDELH，WENNRICHR，HOFFMANNP，etal．Effectofdifferenttypesofelementalsulfuronbioleachingofheavymetalsfromcontaminatedsedi-ments［J］．Chemosphere，2006，62:檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪1444－1453．(上接第122页)表17种重金属元素的方法检出限与标准曲线Table1Methoddetectionlimitsandstandardcurvesof7heavymetalelements元素Elements回归方程Regressionequation相关系数(γ)Correlationcoefficient标准偏差(σ)Standarddeviation∥μg/L检出限(3σ)Detectionlimits∥μg/L定量下线(10σ)Quantitativeline∥μg/LCdY=42346．3238X+1038．71940．99960．00030．00090．003CrY=66459．9906X+53524．95251．00000．00900．02700．090CuY=42333．7485X+9955．06570．99980．00300．00900．030HgY=21023．6003X+155．23730．99980．02000．06000．200PbY=176337．1634X+33707．25240．99980．00300．00900．030SeY=867．5315X+344．04400．99960．03000．09000．300ZnY=12548．4506X+28120．18120．99910．09000．27000．9002．3标准样品测定与精密度试验由表2可知，除Se外，其他元素平均值与保证值的偏差均在1．0%内，6次测定值的相对标准偏差都小于0．8%，表明ICP-MS法具有良好的准确度和精密度。表27种重金属元素的精密度试验结果Table2Theresultsofprecisiontestof7heavymetalelements元素Elements保证值Guaranteedvalue∥μg/L测定均值Determinationmean∥μg/LRSD%Cd78．8±4．278．50．2Cr499．0±24．0496．00．3Cu509．0±31．0506．00．4Hg14．2±1．614．10．6Pb378．0±17．0376．00．5Se10．8±1．210．60．8Zn503．0±21．0499．00．52．4加标回收试验在优化的试验条件下，对经酸化处理的地表水样品进行加标回收试验，加入各待测元素的浓度均为5．0μg/L，水样平行测定5次，得出Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Se、Zn的加标回收率为95．5%～102．0%，平均回收率分别为100%、98．4%、98．4%、98．0%、99．2%、96．7%、97．8%。3结论与讨论(1)笔者在较低的标准曲线系列浓度下对地表水环境质量标准基本项目中重金属的含量进行了测定，结果表明，ICP-MS法线性关系良好，加标回收率为95．5%～102．0%，准确度高，检出限低，尤其是Cd的检出限低至0．0009μg/L，可以很好地满足对地表水基本项目中重金属同时快速准确的检测要求。(2)随着地表水检测项目的增加，对重金属检测的项目也会越来越多，今后可以在此基础上进一步研究地表水中多种重金属元素的同时测定，以及该方法在饮用水和废水中的应用情况。参考文献［1］居红芳．离子交换预富集－火焰原子吸收光谱法测定地下水中重金属［J］．理化检验·化学分册，2004，40(11):661－663．［2］唐信英，郑有飞