电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定水体中的金属

生活饮用水影响到生活的方方面面, 其质量持续受到人们ZD关注, 尤其是水中金属元素更是直接影响到每个人的健康。日常水质检测中, 根据国家标准, 金属元素划分为毒理指标、一般化学指标和水质非常规指标 3 大类。其中, 铅、砷、镉、硒属于毒理指标, 锰、铜属于一般化学指标, 钡属于水质非常规指标。这些元素均是水质检测中极具代表性指标。因此, 建立一套快速、准确、简便的测定水质中金属元素的方法, 对于强化各级食品安全抽检工作, 维护人民健康有重要意义。

赛默飞ELEMENT 2和 ELEMENT XR 电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）（点击图片查看更多产品详情）

目前, 测定水中金属元素的国标方法有火焰原子吸收法、石墨炉原子吸收法、氢化物原子荧光法、分光光度法、砷斑法、电感耦合等离子体发射光谱法。但随着对低浓度元素准确度及方法精密度要求的日益严格, 电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma source massspectrometry, ICP-MS)由于检出限低、精密度高、线性范围宽、易于进行多元素同时分析等优点, 目前已广泛应用到中药、保健食品、地矿、稀土、酒、环境等相关检测领域中, 已成为国内外金属元素优先采用的方法。农业部门标准中已将电感耦合等离子体质谱法纳入到检测方法中, 作为仲裁方法。日常水质检测是电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)应用到检测实验室的一个标志, ICP-MS 的性能参数完全可以满足现行国标中对水中金属元素分析的要求, 且检测的灵敏度和检出限相较于其他方法有显著提高。

一、材料与方法

仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)；自动进样器；超纯水系统；生活饮用水。混合标准贮备液(Pb、Cd、Cu、As、Se、Mn、Ba, 浓度为 1000mg/L；质谱调谐液(Be、Ce、Fe、In、Li、Mg、Pb、U, 浓度为 1μg/L；内标为单标贮备液: Bi、Sc、Ge、In, 浓度1000μg/L； 硝酸；实验用水为去离子水, 电阻率≥18 MΩ·cm。

二、实验方法

1、质谱条件

按照电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)操作规程, 开启仪器运行至稳定状态。使用调谐液对仪器进行调谐, 使仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等各项指标达到要求。参数见表 1。

2、标准溶液的配制与内标的选择

仪器达到Z佳条件后, 编辑测定方法，选择测定元素。用2%的硝酸溶液稀释定容混合标准贮备溶液，采取逐级稀释法配制，得到浓度范围为 0.01-10μg/L 的标准溶液。内标元素选择时，根据与待测元素质量数和电离能接近的原则，分别选择 Bi、Sc、Ge、In 作为元素内标，用2%的硝酸溶液稀释内标贮备液，稀释到浓度为 1μg/L。参数见表 2。

3、样品预处理

(1)地表水前处理：地表水直接取样加入高纯硝酸酸化至pH值<2，待测。

(2)工业废水和生活废水前处理：用0.45m的滤膜过滤，再加入高纯硝酸酸化至pH值<2，待测。

(3)元素总量的测定：取100mL含悬浮物的废水，加3.0mL浓硝酸进行电热板消解，反复消解直至溶液澄清，再加2%硝酸定容至100mL，待测。

4、样品测定

将待测水样经0.45μm 滤膜过滤, 去除水样中有机物及大颗粒物质的干扰, 过滤后加入硝酸2mL, 使其浓度达到2%, 移取10.0mL到塑料管中备用。在线引入内标, 内标液管与进样液管通过三通阀1:1在线加入。按照设定的方法，依次将试剂空白、标准系列、样品溶液按照进样顺序引入仪器，进行分析。

5、仪器测定

将系列标准溶液、空白溶液及样品等，在仪器的Z佳工作条件下，按仪器操作规程，进行标准曲线的绘制、空白及样品测定。

三、结果与分析

1、线性范围及检出限、定量限

测定配制的标准溶液系列, 得到各元素相关系数r2均大于0.9998, 线性良好。根据检出限测定方法, 连续测定样品空白溶液11次, 计算各元素的标准偏差, 以3倍标准偏差所对应的元素浓度为方法检出限, 以10倍标准偏差所对应的元素浓度为方法定量限。根据测定计算, 定量限均低于GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中Zdi的检测质量浓度。结果见表3。

2、回收率及精密度实验

以纯水作空白, 按照上述设定方法进行测定, 在空白溶液中分别加入高、中、低3个浓度的混合标准溶液。同时对同一浓度样品重复测定7次, 进行精密度试验。结果显示, 低浓度回收率在84.3%-98.3%之间, 相对标准偏差(RSD)在 3.24%-6.89%之间, 中浓度回收率在 92.6%-99.2%之间, 相对标准偏差(RSD)在 1.95%-4.53%之间,高浓度回收率在 96.7%-104.5%之间, 相对标准偏差(RSD)在 0.72%-3.78%之间。见表 4。

3、比对测定

运用本方法测定了由ZG食品药品检定研究院组织的水中铅、砷、镉实验室间比对，比对样品为2份, 测定结果见表 5。根据所得到的满意的反馈结果，证明所建方法进行样品分析测定可靠准确。

4、实际水样的测定

用本方法测定送检的生活饮用水样本10份,未检测到此7种微量金属元素出现超标情况, 表明生活饮用水状况良好。具体检测结果见表 6。

四、结论

本研究建立了电感耦合等离子体质谱法同时测定生活饮用水水中 Pb、Cd、Cu、Mn、As、Se、Ba 的分析方法，优化了实验条件, 检出限、定量限、回收率及精密度均能满足标准要求，不仅为日常水质分析提供了精确的数据,更是大大提高了日常检测的工作效率, 为水质监测提供了可靠的技术支撑。