电感耦合等离子体发射光谱法测定地表水中重金属元素

陈珏敏 方延菁 龚敏 李玲慧

摘要：采用电感耦合等离子体发射光谱法直接测定了地表水中硼、铍、钡、钴、钼、锑、钒、钛、镍等重金属元素，用其目标元素的标准溶液绘制了各自的校准曲线，结果表明：回归方程的相关系数均大于0.999，测定灵敏度，精密度，准确度均满足分析要求。该方法测定快速准确，可进行多元素同时分析，大大简化了分析程序。

关键词：电感耦合等离子体发射光谱;地表水;重金属元素

中图分类号：0657

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）4-0110-03

1 引言

常见的水中重金属的测定方法有分光光度法、原子吸收光谱法、原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法等。原子吸收光谱法（火焰法和石墨炉法）每次只能测定一种元素，且线性范围较窄[1]，由于地表水中金属元素的含量较低，火焰法其检出限较高，石墨炉法其检出限较火焰法低，但其测定耗时长。而电感耦合等离子体发射光谱法是以电感耦合等离子矩管为激发光源的一种光谱分析方法，此方法具有简便、快速、线性范围宽，多种元素同时分析，无需化学分离、被测元素基体效应小、精密度高、准确性好等优点[2]。鉴于地表水环境质量标准（GB3838-2002）集中式生活饮用水地表水源地特定项目80项中的硼、铍、钡、钴、钼、锑、钒、钛、镍，故此次选定电感耦合等离子体发射光谱法测定上述9种重金属元素。

2 实验部分

2.1 主要仪器

电感耦合等离子体发射光谱仪：美国PerkinsElmer公司（Optima 8300DV）

工作参数设置：等离子体气体流量12.0 L/min，辅助气流量0.3 L/min，雾化器流量0.60 L/min;射频功率1300 W;泵进样量1.5 mL/min。

2.2 试剂

65%硝酸：优级纯;混合标准溶液：Custom ICP -MS Standard （Mo Co Be B Sb Ni Ba V Ti TL）100 mg/L;氩气：纯度大于99.999%。

2.3 实验器皿前处理

在分析过程中所使用的容量瓶、聚乙烯瓶、移液管等实验器皿，清洗干净后置于硝酸溶液（1+1）浸泡24 h以上，用实验用水彻底洗净，自然晾干后备用。2.4样品前处理

将采集后的样品通过0.45 μm水系微孔滤膜过滤，弃去初始的50～100 mL滤液，收集所需体积的滤液，加入适量硝酸使其硝酸含量为1%[3]，待测。

2.5 校准曲线的绘制

基于1.00 mg/L的标准使用液，用1%的硝酸溶液配置校准曲线，将配置好的标准溶液（表1）由低浓度到高浓度依次进样，按照仪器测试条件测量发射强度。以发射强度值为纵坐标，目标元素系列质量浓度为横坐标，建立目标元素的校准曲线。

2.6 测定

2.6.1 样品测定

在与建立校准曲线相同的条件下，测定试样的发射强度。由发射强度值在校准曲线上查得目标元素含量。样品测量过程中，若样品中待测元素浓度超出校准曲线范围，样品需稀释后重新测定。

2.6.2 空白样品测定

按照与试样测定的相同条件测定空白试样。

3 实验结果

3.1 各元素回归方程、相关系数

分析线的选择直接影响到测定结果的准确性[4]，选择待测元素的分析线必须考虑到共存元素干扰情况，选择其干扰最少，灵敏度高，背景低，信号强度适当的分析线。由于Optima 8300DV采用空气切割尾焰，当某些元素的强度较高时，轴向观测会在观测窗口达到饱和，此时应选择径向观测以便得到最佳的相关线性。本次实验中，对于Ti、V、Ba、Be这四种元素采用了径向观测，B、Co、Mo、Sb、Ni这五种元素采用轴向观测。

对配置的标准溶液选择相应的分析线进行测量，得到各元素校准曲线及其相关系数，见表2。

3.2 方法检出限

检出限是检查仪器性能的一個重要指标[5]，根据环境监测分析方法标准制修订技术导则（ HJ 168-2010）附录A中所规定的检出限计算方法，按照样品分析的全部步骤，对空白样品进行10次平行测定，各元素的检出限见表3。

3.3 精密度及准确度

测定环境保护部标准样品研究所研制的环境标准样品，各元素平行测定6次，取其平均值为测试结果，其测定结果见表4，电感耦合等离子体发射光谱法测定各种金属元素的准确度及精密度均满足要求。

3.4 应用

取3个不同点位的集中式生活饮用水地表水源地的水样，过滤、加入适量硝酸，使硝酸含量为1%，摇匀后用之前制作的校准曲线进行分析测定，重复测定6次，所得结果见表5。

3.5 水样精密度

为了进一步验证方法的精确性，对水样1进行精密度试验，各元素的相对标准偏差满足测定要求，结果见表6。

3.6 水样加标回收率

加标回收率能够反应仪器的准确度[6]，选取水样1进行加标回收试验，各元素的加标回收率在88.0%～112%，本方法的准确度较好，结果见表7。

4 实验讨论

为了使仪器正常工作以及提高测试结果的准确性，在使用时应注意以下几点。

首先，开机前需确认氩气、循环冷却水及过滤网的状态，及时补充更换。其次，点矩后以及试样测试完毕后，需先要用2%的硝酸溶液冲洗管路5 min后，再用去离子水再次冲洗5min，以除去管路中残留。再次，空白溶液、标准溶液、样品溶液的酸度应保持一致，以消除酸效应的影响。最后，视试样多少，定期检查喷射管和矩管是否有样品或碳沉积，如有需要用10%硝酸浸泡，再放入超声波清洗槽内清洗振荡30 min，吹干。

5 结语

使用电感耦合等离子体发射光谱法测定水中重金属，其检出限、精密度、准确度及加标回收率均能取得良好的分析结果。该方法可应用于地表水中多种元素的同时测定，以手工进样操作计算，分析一个试样只需1min左右，一次进样，可以完成待测样品中上述9项金属元素的测定，是其他常规检测方法所无法达到的。此方法具有检出限低、灵敏度高、线性范围宽、准确度高、稳定性好、操作简单等诸多优点，已逐渐成为当前重要的分析方法之一。

参考文献：

[1]杨雁玲，费相琴.电感耦合等离子发射光谱法同时测定水中多种金属离子[J].淮阴师范学院学报（自然科学版），2004.3（4）：300 ～303.

[2]何晋浙.ICP - AES法在元素分析测试中的应用技术[J].浙江工业大学学报，2006，34（1）：48～50.

[3]环境保护部.水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法：HJ 776-2015[S].北京：中国标准出版社，2005.

[4]谢华林，周学忠.ICP - OES测定果冻中微量重金属元素[J].食品科技，2012，37（8）：276～278.

[5]陈伟珍，杨桂珍.微波消解与ICP - AES联用测定水中的重金属[J].中国卫生检验杂志，2006，16（1）：35～36.

[6]韩照祥，赵通光.ICP - AES法在水质分析中的应用研究[J].江苏农业科学，2006，40（10）：273～277.