ICP-MS法同时测定矿泉水界限指标中5种元素

崔晓娇，周探春，周 鹏，曹雯婷，胡宇格

(长沙市食品药品检验所 国家酒类产品质量监督检测中心，湖南长沙 410016)

矿泉水是从地下深处自然涌出的或者是经人工揭露的、未受污染的天然地下矿水；含有一定量的矿物盐、微量元素，含有国家标准规定的矿物质及限定指标[1]。锶是人体必需的微量元素之一，与人体骨骼的发育、心血管的功能与结构以及神经和肌肉的兴奋等息息相关，在人体中具有重要作用；硒是生物生长发育所必需的微量元素；硅是人体所必需的微量元素，对于机体骨骼、心血管等都有重要的健康意义；但硅在水中的溶解度较低，一般以偏硅酸的形态存在于水中[2-3]。

矿泉水中金属元素的检测方法有电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法与氢化物发生原子荧光法等。矿泉水中偏硅酸国家标准只有紫外-可见分光光度法，该方法样品预处理繁琐，效率低、速度慢，精密度较差。按照《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》（GB 8537—2018）要求中锂≥0.20 mg/L、锶≥0.20 mg/L、锌≥0.20 mg/L、偏硅酸≥25 mg/L、硒≥0.01 mg/L。矿泉水界限指标应有1项(或=1项以上)指标符合上述规定[4]。本文根据工作需求，建立了同时测定矿泉水中5种界限指标的方法，该方法简单快捷、灵敏度高，可以准确地同时测定矿泉水中5种元素，解决了传统方法不同仪器的测定，可以为检验节省时效。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent 7700x电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent公司）；UV2450紫外-可见分光光度计（日本岛津）；Milli－Q超纯水系统（美国Millipore公司），硝酸（德国默克）公司；Li、Sr、Zn、Se和SiO2分别为单元素标准储备溶液，浓度分别为1 000 μg/mL（国家标准物质研究中心研制）。内标溶液45Sc、72Ge浓度为100 μg/mL（国家标准物质研究中心研制）。质谱调谐液（内含Li、Y、Tl元素）浓度为10 μg/mL（美国Agilent公司）。

1.2 仪器工作条件

用质谱调谐液（1.0 μg/L）调试仪器至最佳状态，使仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等各项指标达到要求。仪器工作参数，即高频发射功率：1 500 W；载气流速：0.80 L/min；辅助气流速：0.80 L/min；补偿气流速：0.80 L/min；氦气碰撞。

1.3 试验方法

1.3.1 标准溶液配制

混合标准工作溶液。吸取适量上述Li、Sr、Zn、Se和SiO2单元素标准储备溶液，用1%的硝酸溶液逐级稀释配制成混合标准工作溶液，各元素曲线浓度见表1。

表1 各元素曲线浓度

1.3.2 样品测定

取100 mL水样，加入硝酸1 mL，使其浓度达到1%。在线引入内标，按照设定的方法，依次将试剂空白、混合标准系列、样品溶液按照进样顺序引入仪器，进行分析，测定待测元素的信号强度CPS，从标准曲线或回归方程中查得样品管中测定元素的质量浓度。

2 结果与分析

2.1 同位素及内标的选择

选择同一浓度同元素的不同质量数进行测定，试验表明，选择灵敏度好，稳定性好的质量数作为测定结果，选择稳定的内标元素见表2。

表2 各元素同位素的选择和内标元素的选择

2.2 标准曲线的线性范围

按照矿泉水的界限指标元素含量，选用适合矿泉水测定的范围更能确保试验结果的准确性，标准曲线的线性范围、回归方程及相关系数见表3。由表3可知，各元素的相关系数均大于0.999 9。

2.3 方法检出限和定量限

方法检出限用1%硝酸溶液作为空白试剂，在优化的试验条件下平行测定20次，计算各元素计数值的标准偏差，以3倍标准偏差确定方法检出限，10倍标准偏差确定方法定量限[5]，结果见表3。

表3 各元素回归方程、相关系数、检出限及定量限

2.4 样品测定结果

取市售农夫山泉天然饮用矿泉水，平行进行3次测定，取平均值。结果见表4，按照《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》（GB 8537—2018）标准要求界限指标应有一项（或=一项以上）指标符合标准的规定，试验表明该农夫山泉天然饮用矿泉水符合标准要求。其中ICP-MS法中偏硅酸计算公式为[6]：

表4 农夫山泉天然饮用矿泉水中各元素的测定结果

式中：c代表样品测定偏硅酸浓度，mg/L；78/60代表偏硅酸与二氧化硅换算系数。

2.5 加标回收试验

取空白水样进行加标试验，分别加入低中高3个水平的标准溶液，样品重复测定6次，得出加标回收率、精密度见表5。

表5 各元素的加标回收率及精密度（n=6）

2.6 紫外-可见分光光度计测定偏硅酸

按照《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法》（GB 8538—2016）35.1 硅钼磺光谱法测定市售农夫山泉天然饮用矿泉水中的偏硅酸，平行测定2次[7]。结果见表6，试验表明结果精密度符合标准小于10%的要求。

表6 仪器比对结果

2.7 仪器精密度的测定

取一标准溶液，重复测定7次，得出仪器精密度。结果见表7。

表7 仪器精密度测定结果（n=7）

3 结语

本文建立了电感耦合等离子体质谱法同时测定矿泉水中5种界限指标。可以满足矿泉水中5种界限指标的快速测定。该方法操作简单、稳定、高效，具有检出限低，准确性高，精密度和回收率好，其中对偏硅酸进行了紫外-可见分光光度计与电感感耦合等离子体质谱仪器比对，试验结果满足标准要求。