电感耦合等离子体质谱法测定水质中汞

葛仲义 陈永红 贾国宁 张悦 徐梦鸿 孔令姝

摘要：实验研究确定了电感耦合等离子体质谱仪测定水质中汞的方法，采用王水、金作为消解剂，电热板加热至180 ℃消解。该方法测定结果的相对标准偏差为1.39 %～4.98 %，具有操作简单、成本低、准确度和精密度高的优点。

关键词：汞；电感耦合等离子体质谱法；水质；金；消解方式

中图分类号：O657.6文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2023）03-0097-03doi：10.11792/hj20230319

引 言

汞是环境中一种生物毒性极强的持续性重金属污染物，它进入生物体后很难被排出，严重威胁人类健康。 随着社会经济的发展，越来越多的汞排入水体，造成水体汞污染，而排向大气和土壤的汞也将随着水循环回归入水体。目前，水质中汞的测定广泛采用原子荧光法（HJ 694—2014 《水质 汞、砷、硒、铋和锑的测定 原子荧光法》）和冷原子吸收分光光度法（HJ 597—2011 《水质 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》），这 2 种方法都使用多种试剂，配制过程繁琐，不但会引入较大误差，而且极易产生汞污染，同时还需要消除其他金属元素带来的光谱干扰及各种物理干扰，严重影响工作效率。

汞的强吸附效应和不稳定性给汞的测定带来一定困难，特别是原子荧光光谱仪一旦测定高浓度的样品，整个进样系统会受到污染，需要大量的时间冲洗管路，降低了工作效率。电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）具有灵敏度高、分析速度快、碰撞反应池技术抗干扰能力强等优点，研发一种利用 ICP-MS测定水质中汞的方法具有重要的现实意义。

采用ICP-MS测定汞的文献报道及应用均较少，主要是汞的残留问题没有得到解决^［1-3］。本研究找到了解决汞残留问题的方法，极大提高了ICP-MS测定汞的精度，满足GB 3838—2002 《地表水环境质量标准》中Ⅰ类和Ⅱ类水标准限制（0.05 μg/L）的要求，同时可以测定浓度较高的含汞样品，且方法使用试剂少，准确、快速。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

NexlON 2000型电感耦合等离子体质谱仪（PerkinElmer公司），质量扫描范围5～250 u。仪器经调谐后，达到指标均可使用：①分辨率。在10 %峰高所对应的峰宽不超过0.8 u；②在涵盖待测元素的质量范围内，质量校正结果与真实值之差不超过±0.1 u。

金溶液（150 μg/L），金溶液（10 μg/L），L-半胱氨酸（10 mg/L），市售汞标准溶液（1 000 μg/L）。

1.2 实验方法

1）量取适量样品定容到50 mL容量瓶中，之后移到250 mL烧杯中，加入2 mL王水，摇匀，加入150 μg/L金溶液5 mL，放置在电热板上，温度控制在180 ℃，消解45 min，定容到50 mL比色管中。ICP-MS测定样品。

2）配制质量浓度为0，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00和10.00 μg/L的汞系列标准溶液分别于100 mL容量瓶中，且控制溶液中金质量浓度为150 μg/L。在ICP-MS最佳条件下进行测定，绘制标准曲线。

2 结果分析与讨论

2.1 质量数的确定

对汞系列标准溶液进行测试，通过标准系列的线性关系、稳定性及抗干扰能力，对质量数进行筛选。实验最终确定为200和202 等2个质量数（文中数据为202质量数测定结果）。

2.2 稳定性考察

2.2.1 加金的标准系列

取一定量质量浓度分别为0，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00和10.00 μg/L的汞系列标准溶液分别于100 mL容量瓶中，并控制溶液中金质量浓度150 μg/L。实验选用标样GSB 07-3173-2014202051（标值（11.2±1.3）μg/L），考察不同时间的测定结果，见表1。结果表明：标准曲线在1个月内稳定，标样测定结果满足其不确定度要求。

2.2.2 不加金的标准系列

取一定量质量浓度分别为0，1.00，2.00，4.00，6.00，8.00和10.00 μg/L的汞系列标准溶液分别于100 mL容量瓶中，不加入金溶液，其线性关系结果见表2。对比表1、表2可知：加入金的系列标准溶液在1个月内可以稳定使用，不加金的系列标准溶液很难稳定存在。

2.3 汞残留

配制一种不含金的汞质量浓度为10 μg/L的样品（样品1），一种含金150 μg/L的汞质量浓度为10 μg/L的样品（样品2），上机测试完后对空白样品（不含金）进行测定，结果见表3。由表3可知：汞在仪器中会有残留，加金后残留会大大降低。

2.4 消解方式的考察

2.4.1 温 度

实验创新性地采用电热板消解，选用标样GSB 07-3173-2014202051（標值（11.2±1.3）μg/L），考察温度的影响，具体实验条件及结果见表4。由表4可知：温度在100 ℃～200 ℃时加入金后汞不会损失，不加入金汞会损失。综合考虑，确定温度为180 ℃。

2.4.2 王水加入量

实验采用电热板消解，选用标样GSB 07-3173-2014202051（标值（11.2±1.3）μg/L），考察王水加入量的影响，具体实验条件及结果见表5。由表5可知：王水加入量为1～3 mL时，测定结果无显著性差异。综合考虑，王水加入量确定为2 mL。

2.4.3 消解时间

实验采用电热板消解，选用标样GSB 07-3173-2014202052（标值（3.73±0.54）μg/L），考察消解时间的影响，具体实验条件及结果见表6。

由表6可知：消解时间为30～60 min时，测定结果无显著性差异，均在其不确定度范围内。综合考虑，确定消解时间为45 min。

2.4.4 金加入量

实验采用电热板消解，选用标样GSB 07-3173-2014202052（标值（3.73±0.54）μg/L），考察金加入量的影响，具体实验条件及结果见表7。

由表7可知：金加入量在50～150 μg/L时，测定结果无显著性差异。为保证汞和金有效结合，测定后系统无残留汞，选择金加入量为150 μg/L。

综上，最终确定的最佳实验条件为：温度180 ℃，王水加入量2 mL，消解时间45 min，金加入量150 μg/L，定容体积50 mL。

2.5 干扰的考察

实验选用标样GSB 07-3173-2014202051（标值（11.2±1.3）μg/L），采用24种多元素标准溶液（GSB 04-1767-2004）作为干扰元素加入到样品中进行测定，结果见表8。由表8可知：24种混标干扰元素质量浓度在5 000 μg/L以内时均不干扰汞的测定。

2.6 方法的精密度和准确度

实验选用GSB 07-3173-2014202044（标值（9.63±0.73）μg/L）、GSB 07-3173-2014202050（标值（1.10±0.13）μg/L）、GSB 07-3173-2014202051（标值（11.2±1.3）μg/L）、GSB 07-3173-2014202052（标值（3.73±0.54）μg/L）4个标样，按照本方法进行测定，结果见表9。同时，采用仪器间比对对未知样品进行测定以验证方法的准确度，选取3个未知样品采用ICP-MS和原子荧光法分别进行测定，结果见表10。由表9、表10可知：本方法测定结果的相对标准偏差为1.39 %～4.98 %，且与原子荧光法测定结果吻合良好，表明方法的准确度和精密度良好^［4］。

3 结 语

研究建立了电感耦合等离子体质谱仪测定水质中汞的方法，创造性地采用了电热板消解方式，极大地提高了工作效率。采用金作为消解剂，保证了汞在消解过程中不会损失，标准系列中引入了金，使得标准系列能够长时间保存，且线性关系良好。同时，通过标样和仪器比对验证了本方法测试结果具有良好的准确度和精确度。

［参 考 文 献］

［1］ 张军红.ICP-MS测定汞的记忆效应［J］.济源职业技术学院学报，2015，14（2）：23-25.

［2］ 趙小学，赵宗生，王玲玲.水中汞的电感耦合等离子体-质谱法测定［J］.中国测试，2013，39（6）：50-52.

［3］ 战锡林，葛璇，孟鑫.ICP-MS法测水中汞的记忆效应消除方法研究［J］.环境科学与技术，2019，42（7）：167-171.

［4］ 陈永红，张雨，孟宪伟，等.贵金属元素化学检测标准方法中精密度应用解析［J］.黄金，2020，41（9）：123-127.

Determination of mercury for water quality by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

Ge Zhongyi1，Chen Yonghong^1，2，Jia Guoning^1，2，Zhang Yue^1，2，Xu Menghong^1，2，Kong Lingshu^1，2

（1.Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.;

2.National Quality Inspection and Testing Center for Gold & Silver Products（Changchun））

Abstract：The test identifies the method of determination of mercury for water quality by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry.Aqua regia and gold are used as the dissolvent，and the sample is dissolved after being heated by the electrothermal plate to 180 ℃.The RSD of the determination results of the method is 1.39 %-4.98 %.The method has the advantages of simple operation，low cost，and high accuracy and precision.

Keywords：mercury;Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry;water quality;gold;dissolution method