电感耦合等离子体质谱法测定饮用水中23种元素*

王雅玲，张晓华，吴旻妍

(苏州市环境监测中心站，江苏苏州 215004)

电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)法是近十几年发展最快的无机痕量元素分析技术之一[1–4]，因其具有检出限低、精密度高、线性范围宽、可多元素同时测定等优点而广泛应用于环境、食品、半导体、生物材料等领域[5–7]，是目前公认的最有效的元素分析方法之一。笔者采用电感耦合等离子体质谱法(ICP–MS)测定饮用水中银、砷、钡、铍、铋、镉、钴、铬、铯、铜、镓、铟、锂、锰、镍、铅、铷、硒、锶、铊、铀、钒、锌23种元素，补充了地表水环境质量标准109项全分析中其它方法难以实现的铊等金属元素的分析空白，满足地表水环境质量标准对金属元素的测定要求。对共存元素的干扰和消除干扰的方法以及测定方法的线性范围、检出限、精密度、准确度等方法学指标进行了研究。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪：DRC-e型，美国PE公司；

超纯水处理系统：Milli Q型，法国密理博公司；

混合标准储备溶液：混合标准溶液，10 mg／L，含有 Ag，Al，As，Ba，Be，Bi，Ca，Cd，Co，Cr，Cs，Cu，Fe，Ga，In，K，Li，Mg，Mn，Mo，Na，Ni，Pb，Se，Sr，Tl，Ti，V，Zn 29 种元素，美国 PE 公司；

内标溶液：10 mg／L Ge，Re，Rh，Sc，Y 标准溶液，介质为1%硝酸溶液，美国PE公司；

硝酸：优级纯，德国Merck公司；

纯氩：纯度大于99.99%；

高纯水：蒸馏水经Milli-Q系统纯化，电阻率不小于18.2 MΩ·cm，使用前检测水中待测元素含量，保证低于方法检出限。

1.2 仪器工作条件

雾化气流量：0.87 L／min；等离子体流量：16 L／min；辅助气流量：1.2 L／min；RF功率：1300 W；透镜电压：7.5 V；采样锥孔径：9 mm；元素积分时间：20 s；数据采集：3 次。

1.3 测定

1.3.1 标准溶液配制

根据23种元素在饮用水中含量范围确定标准曲线范围，取适量多元素混合标准储备溶液逐级稀释，分别制备 0.0，1.0，10.0，20.0，100 μg／L 标准溶液，介质为2%硝酸溶液。

1.3.2 仪器操作

用调谐液进行仪器最佳化，要求仪器灵敏度10 μg／L 镁、铟、铀响应值分别大于 50，250，250 kcps。任意两天之间数据波动小于30%，同时氧化物产率小于3%，双电荷离子产率小于5%，220背景小于5 cps，相对标准偏差小于5%。

2 结果与讨论

2.1 方法检出限

根据美国 EPA SW–846[8]中规定方法检出限，重复测定空白溶液7次，计算各元素空白测量值的标准偏差s，以3.143s确定方法检出限，方法检出限见表1。由表1可知，ICP–MS仪器的灵敏度较高，每种元素的检出限均低于天然水体中元素含量及对应地表水环境质量标准限值[9]，满足测量要求。

表1 方法检出限

2.2 干扰及消除

干扰分为质谱干扰和非质谱干扰。质谱干扰主要有同量异位素重叠、多原子或加合物离子、难溶氧化物离子、双电荷离子等干扰，可采用优化仪器条件和利用干扰校正方程(见表2)等方法消除。

表2 干扰校正方程

非质谱干扰也称基体效应，干扰效应更为复杂。非质谱干扰大体可分为抑制和增强效应、由高含量总溶解固体引起的物理效应。非质谱干扰主要源于样品基体，克服基体效应最有效的方法是稀释样品、内标校正、标准加入和基体消除。对于饮用水及水源水样品以采用内标校正法为宜。通过在线加入内标溶液监测信号变动情况，用内标法定量，还可有效克服仪器的漂移，保证测量的准确性。内标选择原则为内标元素在样品中不存在，与待测元素的质量数、电离能、沸点尽可能相近。本实验采用45Sc，74Ge，89Y，103Rh 和187Re作为内标元素，并在优化的仪器条件下利用校正方程消除干扰。

2.3 方法精密度

取1.0 μg／L混合标准溶液一份，在与样品测量相同的仪器条件下重复测量7次，计算各元素测量平均值和相对标准偏差，考核方法精密度，试验结果见表3。由表3可知，各元素测量平均值的相对标准偏差为1.83%～6.69%。

表3 精密度试验结果

2.4 方法回收率

取饮用水源地样品，酸化至酸度约2%，上机测定样品浓度并进行加标试验，测定样品的加标回收率，试验结果见表4。由表4可知，回收率在82.0%～116.2%之间。

表4 样品加标试验结果

3 结语

用电感耦合等离子体质谱法直接测定饮用水源水中23种痕量常量元素，具有干扰少、检出限低、精密度好、准确度高等优点，可以进行多种痕量元素的同时测量，简化了样品的前处理过程，能够为饮用水源水生态环境调查提供快捷、准确的监控数据。

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[2]赵志飞，储溱，方金东.电感耦合等离子体质谱法测定湖泊水中11 种痕量元素[J].资源环境与工程，2009，23(2): 182–184.

[3]甘杰，许晶，罗岳平，等.ICP–MS法同时测定地表水中18种金属元素[J].环境监测管理与技术，2010，22(5): 36–38.

[4]李卫华，刘玉海.阴／阳离子交换色谱–电感耦合等离子体质谱法分析鱼和贝类海产品砷的形态[J].分析化学，2011，39(12):1912–1916.

[5]曹蕾，徐霞君.ICP–MS法测定生活饮用水和地表水中的铊元素[J].福建分析测试，2012，21(3): 27–29.

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[7]王俊伟，钱蜀，李海霞，等.电感耦合等离子体质谱法测定土壤样品中的痕量硒元素[J].中国环境监测，2012，28(3): 97–99.

[8]EPA SW-846 Inorganic Analysis(Chip 3)[S].

[9]GB 3838–2002 地表水环境质量标准[S].