ICP-MS用于测定特定地区饮用水中金属元素总量

米晓瑜

(山西省大同市黄河供水有限责任公司，山西 大同 037000)

安全饮用水就如同干净的空气，对人们的日常生活甚至是对整个社会的稳定发展，都有着非常重要的意义。但受自然因素、人类活动等影响，使得饮用水的质量很难得到有效保证[1]。近年来，随着城市的快速推进，饮用水的污染问题频频爆发。尤其是作为煤炭能源基地的大同，其饮用水重金属污染问题非常严重[2]。当大量的重金属进入到人体之后，堆积在循环系统和脂肪组织中，机体内分泌系统和神经系统不断遭到破坏，从而引发各种疾病，严重影响人们的身心健康[3]。因此，加强饮用水中金属元素检测具有非常重要的意义。

1 材料与方法

1.1 仪器设备和试剂

1.1.1 仪器设备

ICP-MS(美国Perkin-Elmer公司，XS eries-2)；注射器(英伟达科技有限公司，30 mL)；超纯水机(Direct-Q，Direct-Q)；滤膜(针头式，0.45 μm)；超声波清洗器(KQ-700DE)；一次性药用聚乙烯瓶(50 mL)；天平(METTER-TOLEDO GROUP，AB204-N)等。

1.1.2 试剂

实验用水均采用超纯水机进行制备；取浓HNO3(德国默克)，运用超纯水将其稀释为5%稀HNO3溶液与1%稀HNO3溶液备用，另自中国计量科学研究院购入33种元素混合标准储备液，并运用1%硝酸溶液进行稀释处理，配备混合标准溶液与空白标准溶液；ICP-MS凋谐液(agilent，1 μg/L)；内标元素混合溶液(含有Sc、Ge、In、Y、Lu、Bi，100 μg/mL)。

1.2 样品采集

自大同各地区，共收集48个饮用水样品。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

采集到的水样标本均储存在1 L带盖聚乙烯瓶内，贴上标签后送入实验室。取30 mL注射器，经由0.45 μm针头式滤膜实施过滤处理之后，将其转移到50 mL的一次性药用聚乙烯瓶内。取浓硝酸实施酸化处理，充分混合后，将pH值调控到2以内，放置在4 ℃的环境下保存备用。剩余样品则冷藏处理。

1.3.2 ICP-MS工作参数

在进行实验检查之前，对仪器状态进行优化，并对已经构建的分析方法进行调用。仪器的工作参数设置，见第57页表1。

2 结果与讨论

2.1 饮用水中金属元素总量分布

通过对大同市饮用水进行测定，共发现16种金属，其中排名前五的金属元素分别为：Ba为38.68 μg/L、Zn为11.93 μg/L、Sb为3.19 μg/L、Cr为2.51 μg/L、Ni为2.27 μg/L。结合地表水的环境保护目标及其主要用途，可根据其功能划分为5类。

表1 ICP-MS主要工作参数

根据GB5749-2006与G3838-2002标准，大同市饮用水中金属元素含量均满足国家相关标准，但仍然存在部分元素含量超标的情况。其中，As、Sb分别超标了3.02%与18.17%。就总体而言，大同市饮用水中Ba、Zn、Sb与Cr的含量非常高。其中，Sb出现了明显超标，需要引起高度重视。此外，As的最小值为0.20 μg/L，最大值为23.06 μg/L，两者之间的范围相差非常大，表明As的含量具有较高变异性，必须引起重视。相关调查资料显示，大同市饮用水金属元素的含量较其他地区相对较高。有研究者对深圳地区饮用水金属元素进行检测显示，Cr为0.14 μg/L，Mn为0.91 μg/L，Sb为0.31 μg/L，Cd为0.037 μg/L，As为0.36 μg/L，且未发现有Pb。对中国扎龙湿地饮用水进行检测，测得的6种金属元素含量均更低于本研究。这一差异充分表明，各个地区虽有地质之间的差异，但也表明当前大同市饮用水质量还有待进一步提升。大同市饮用水金属元素总量分布见表2[4]。

表2 饮用水中金属元素总量分布 μg/L

2.2 相关性分析

对检测到的16种金属元素实施相关性分析，大同市元素Co与Ni、Mn，Ni与Cu、As、Ti、T1，Cu与As、Ti、T1，As与Ti、T1，Zu与Cd，Ti与T1之间均显著相关(P<0.01)，同时Be与Cr，Co与Cu、As、Ti、A1，Ni与V，Be与Cu、T1之间有相关相关性(P<0.05)，其余元素无明显关系(P>0.05)。根据相关性分析结果看，正相关元素有着非常相似的来源，负相关元素则具有相反的来源。该结果可用于大同市金属污染来源的控制与进一步分析。大同市饮用水金属元素相关性见表3。

表3 饮用水中金属元素相关性

3 结论

根据我国水质标准要求，大同市饮用水水样中仅出现了个别元素超标的情况，但与其他区域比较，大同市饮用水中金属元素含量明显较高，且通过相关性研究结果显示，绝大部分的元素之间表现出明显的正相关性，这就表明绝大部分的金属元素具有相同的来源。在下一步工作中，应当加强对大同市饮用水水质的管理力度，追根溯源，了解引起饮用水金属元素含量超标的原因，制定积极有效的措施，全面控制饮用水质量，保证广大市民用水安全。

参考文献：

[1] 陈曦，关清，孙琦，等.ICP-MS分析生活饮用水中稀土元素[J].环境卫生学杂志，2015，5(3)：267-271.

[2] 刘俩燕，杨敏，黄碧兰.ICP-MS法同时测定生活饮用水的19种元素[J].中国卫生检验杂志，2014，24(18)：2614-2616.

[3] 马丽娜，陈大伟，蒲俊华，等.电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定家禽饮用水中18种金属元素[J].食品安全质量检测学报，2014，5(1)：259-264.

[4] 韩梅，贾娜，张威，等.原子荧光光谱法与电感耦合等离子体质谱法测定饮用水中砷含量的比较[J].光谱实验室，2013，30(3)：1094-1098.