ICP-MS法测定集中式饮用水水源地中的17种金属元素

王晨 杨威 王东伟 姜婧

摘要：通过建立ICP-MS法同时测定保定市集中式饮用水水源地中17种金属元素，实验结果说明该方法测定金属元素检出限低，精密度高，准确度及质量控制措施均能达到HJ700-2014方法要求。

关键词：ICP-MS;集中式饮用水水源地;金属元素

Abstract：Through the establishment of ICP-MS method for the simultaneous determination of 17 metal elements in Baoding centralized drinking water source， the experimental results show that the detection limit of this method is low， the precision is high， the accuracy and quality control measures can meet the requirements of hj700-2014.

Key words：ICP-MS;Centralized drinking water source;Metal elemengt

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

NexIon1000型电感耦合等离子体质谱仪，PE;现场抽滤装置，0.45μm孔径水系微孔滤膜。

1.2 试剂和材料

实验用水：屈臣氏桶装纯净水，电阻率≥18MΩ·cm;硝酸：UPS级，苏州晶瑞化学股份有限公司;质谱仪调谐溶液（N8145051）：1μg/L，PE;高纯氩气;高纯氦气。

1.3 标准溶液

1.3.1 标准储备溶液

26种元素质量控制ICP-MS混标（货号：CFGG-160008-01-01，产品批号：977657-5），100μg/mL，O2Si。

1.3.2 标准使用溶液

取5mL多元素标准储备溶液（1.3.1），用1+99硝酸溶液定容至500mL，配制成1mg/L标准使用溶液。

1.3.3 内标标准储备溶液（5-220MKBY2）

100μg/mL，Agilent Technologies。用1+99硝酸溶液稀释配制成100μg/L的内标使用溶液。

1.4 仪器调试

点燃等離子体，仪器预热稳定30min后，用质谱仪调谐溶液对仪器的灵敏度、双电荷和氧化物进行调谐，在涵盖所有待测元素的质量范围内进行质量校正。其中Be：6853.711CPS、In：141130.141CPS、U：114271.903CPS、双电荷0.9%、氧化物2.1%，Li、In、U信号的分辨率在10%峰高所对应的峰宽分别为0.683amu、0.693amu和0.684amu。其他仪器参数为：射频功率1 600W，采样深度0.00mm，Torch-H 0.16mm，Torch-V 0.75mm，载气流量15.00L/min，辅助气流量1.20L/min，进样流速35rpm，进样时间45s，稳定时间15s，采样时间0.5s，重复次数3次。

1.5 标准曲线的绘制

取不同量的26种元素混标使用溶液，用1+99硝酸溶液配制不同浓度的标准溶液。选取Sc、Ge、Rh、In作为内标，将内标使用溶液（1.3.3）通过在线加入的方式加入工作溶液中。依次测定各标准溶液的浓度，并以标准溶液浓度为横坐标，以样品信号与内标信号的比值为纵坐标建立标准曲线。17种元素标准曲线的相关系数均达到0.999以上，见表1。

2 结果与分析

2.1 实验室空白的测定

在实验用水中加入适量硝酸，使pH<2，测定1次。测定结果均低于HJ 700-2014[5]中的方法检出限，见表2。

2.2 检出限及测定下限的测定

取不同量的26种元素混标使用溶液（1.3.2），用1+99硝酸溶液配制成浓度为0.1μg/L、0.3μg/L、1μg/L、3μg/L、4μg/L的标准溶液。Be、Co、Ag、Cd、Tl对浓度为0.1μg/L的标准溶液连续测定10次，V、Mn、Ni、Cu、Mo、Sb、Pb对浓度为0.3μg/L的标准溶液连续测定10次，Ti、Ba对浓度为1μg/L的标准溶液连续测定10次，Al、Zn对浓度为3μg/L的标准溶液连续测定10次，Fe对浓度为4μg/L的标准溶液连续测定10次;分别计算标准偏差，以其2.821倍计算检出限;以检出限的4倍计算测定下限。测定结果均低于HJ 700-2014给出的检出限与测定下限，见表3。

2.3 精密度

各元素分别选取低、中、高三种浓度的标准溶液连续测定6次，其中Be、V、Mn、Co、Ni、Cu、Mo、Ag、Cd、Sb、Tl、Pb对浓度为1μg/L、5μg/L、50μg/L的标准溶液连续测定6次，Ti对浓度为5μg/L、50μg/L、200μg/L的标准溶液连续测定6次，Al、Fe、Zn对浓度为5μg/L、50μg/L、100μg/L的标准溶液连续测定6次，Ba对浓度为1μg/L、50μg/L、200μg/L的标准溶液连续测定6次，分别计算平均值、标准偏差和相对标准偏差。17种元素对各浓度标准溶液测得的相对标准偏差范围在0.4%～4.4%，精密度高，见表4。

2.4 准确度及质量控制评价

分别采集1个地表水饮用水水源地样品、1个地下水饮用水水源地样品和1个全程序空白样品，地表水样品采集后立即用0.45μm滤膜过滤，再分别加入适量硝酸，使pH<2。按照HJ 700-2014的要求进行加标回收测定，同时测定1个25μg/L的空白加标样品。测定及计算结果见表5。

（1）实验室控制样品：对实验室空白进行加标回收测定，实际加标量为25.0μg/L，各元素加标样的测定值范围为22.3～26.1μg/L，加标回收率范围在89.2%～104%，符合HJ 700-2014规定的80%～120%的加标回收率要求。

（2）平行样：对两个实际水样均测定平行样，其中地表水样品各元素两次测定结果的相对偏差范围在0%～14.3%，地下水样品各元素两次测定结果的相对偏差范围在0%～11.1%，符合HJ 700-2014规定的≤20%的要求。

（3）基体加标和基体重复加标：对两个实际水样进行加标回收实验，其中地表水样品各元素的加标回收率范围在86.6%～112%，两个基体重复加标样品测定值的相对偏差范围在0%～7.7%;地下水样品各元素的加标回收率范围在88%～117%，两个基体重复加标样品测定值的相对偏差范围在1.1%～6.4%。两个实际水样的加标回收率能够达到HJ700-2014规定的70%～130%要求，两个基体重复加标样品测定值的相对偏差符合HJ700-2014规定的≤20%的要求。

（4）连续校准：每分析10个样品之后测定了1次曲线浓度中间点，各元素测定结果与曲线中间点浓度的相对偏差范围为0%～3.7%，符合HJ700-2014规定的≤10%的要求;样品分析結束后，回测了1次曲线浓度最低点，各元素测定结果与曲线最低点浓度的相对偏差范围为0～8.0%，符合HJ700-2014规定的≤30%的要求。

3 结论

本研究建立了ICP-MS法同时测定保定市集中式饮用水水源地中17种金属元素的分析方法，实验结果说明该方法测定金属元素检出限低，精密度高，准确度及质量控制措施均能达到HJ 700-2014方法要求。经监测，地表水集中式饮用水水源地样品中Be、Ti、V、Fe、Mn、Ni、Co、Cu、Zn、Mo、Cd、Sb、Ba、Tl、Pb 的含量均达到GB 3838-2002[6]表1一类标准及表2、表3标准要求;地下水集中式饮用水水源地样品中Be、Al、Fe、Mn、Ni、Co、Cu、Zn、Mo、Cd、Ag、Sb、Tl、Pb 的含量均达到GB/T 14848-2017表1、表2一类标准要求，Ba的含量达到GB/T 14848-2017[7]表2二类标准要求。

参考文献

[1]环境保护部.HJ 773-2015 集中式饮用水水源地规范化建设环境保护技术要求[S].北京：中国环境科学出版社，2015.

[2]胡亚军，王亮.ICP-MS测定饮用水中金属元素的几点建议[J].低碳世界，2018（4）：18-19.

[3]胡敬芳，李玥琪，高国伟，等.水质重金属检测技术研究进展[J].传感器世界，2017，23（7）：7-14.

[4]余湘飞.重金属检测技术在环境水质分析中的应用[J].环境与发展，2018，30（03）：89-90.

收稿日期：2020-06-18

作者简介：王晨（1988-），男，汉族，硕士研究生，工程师，研究方向为环境监测工作。