电感耦合等离子体质谱法测定地表水中8种痕量元素残留

谷彦彬，吴 佳，杨万婷

（1.河南省许昌水文水资源勘测局，河南 许昌 461000；2.河南省驻马店水文水资源勘测局，河南 驻马店 463000；3.河南省鹤壁水文水资源勘测局，河南 鹤壁 458000）

随着我国社会经济的迅速发展，水环境中重金属污染、有机物污染等问题越来越受到人们的重点关注。地表水中一些微量金属元素对人体健康起着重要的作用，但如人体长期摄入镉、汞、铅等有害元素，会在身体内蓄积而引起慢性中毒，对人体健康造成严重威胁[1]。我国《地表水环境质量标准》对地表水中镉、汞、铍、锑等元素指标项目规定了标准限值要求，因此，加强对地表水中痕量金属元素残留的检测具有重要意义。

目前，地表水中重金属残留分析方法主要有火焰/石墨炉原子吸收法和原子荧光光谱法，但在分析过程中存在干扰因素较多、方法灵敏度不太理想和不能多种元素同时分析等缺点[2]。电感耦合等离子体质谱法具有多元素同时分析、检测范围广、干扰少和方法灵敏度高等优点，在地质、环境、生物等领域应用较广泛[3]。本文采用电感耦合等离子体质谱法同时检测地表水中铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼，方法简便准确，适用于地表水中痕量重金属残留的分析。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

7900型电感耦合等离子体质谱仪（美国安捷伦公司）；UPR-II型超纯水仪（四川优普超纯科技有限公司）；50～500μL移液枪（德国艾本德公司）。

浓度为100mg·L-1的铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼8种混合标准溶液（国家标准物质中心）；浓度为1mg·L-1的锂、锗、铟、铋内标溶液（美国安捷伦公司）；浓度为10μg·L-1的钴、铈、铊、钇调谐液（美国安捷伦公司）；HNO3（优级纯 国药集团）。

1.2 仪器工作参数

电感耦合等离子体质谱仪进样分析前，使用调谐液对仪器进行调谐，使仪器参数最佳。调谐后的仪器工作参数见表1。

表1 质谱仪工作参数Tab.1 Mass spectrometer parameters

1.3 溶液配制

准确吸取1.0mL浓度为100mg·L-1的铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼8种混合标准溶液置于100mL量瓶中，用3%HNO3溶液定容配制1mg·L-1混合标准使用液。取适量铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼混合标准使用液，用3%HNO3稀释制备浓度为0.50、1.00、3.00、5.00、10.0、30.0μg·L-1的系列溶液。

1.4 样品的前处理

按照《地表水和污水监测技术规范》（HJ-T91-2002）采集地表水样品，对于浑浊度较低的水样可直接加入HNO3使pH值小于2后直接进行电感耦合等离子体质谱分析。如采集的水样较浑浊，采用中性滤膜过滤后加HNO3酸化至pH值小于2进行分析。本方法采用内标定量法，空白、标准系列和样品溶液在进仪器分析前均通过在线加入浓度为25μg·L-1的锂、锗、铟、铋内标溶液。

2 结果与讨论

2.1 检测方法的选择

现阶段水中重金属元素的检测的方法主要有分光光度法、络合滴定法、火焰原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱法、石墨炉原子吸收法、原子荧光法和电感耦合等离子体质谱法等方法[2-7]。分光光度法、络合滴定法测定水中金属分析步骤繁琐，检出限高；火焰原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱法不适用于水中痕量金属元素残留的分析；石墨炉原子吸收法和原子荧光法在分析过程中需更换不同的待测元素灯，不能同时对多种元素进行分析。电感耦合等离子体质谱法操作简单，可同时对水中多种元素进行分析，检出限低，因此，本文选用电感耦合等离子体质谱法作为水中8种元素的检测方法。

2.2 标准曲线的测试和检测限

按1.2仪器工作参数设置仪器，铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼标准系列溶液进入电感耦合等离子体质谱仪进样系统，按仪器程序进行检测。以8种元素浓度为横坐标，对应其响应值为纵坐标绘制标准曲线方程。采用电感耦合等离子体质谱仪对3%HNO3溶液连续测定7次，计算铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼的标准偏差，取其3倍标准偏差值为各元素的检出限，结果见表2。

表2 8种元素标准曲线方程和方法检测限Tab.2 Equation and standard curve of 8 elements

由表2可见，铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼线性关系良好，各检出限均低于《地表水环境质量标准》规定限值要求。

2.3 精密度实验

采用本方法对浓度为8.00μg·L-1的铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼的混合标准液重复测定6次，计算8种元素的相对标准偏差，见表3。

表3 精密度试验结果（n=6）Tab.3 Precision test results（n=6）

由表3可见，8种元素的相对标准偏差为1.49%～3.76%，本方法精密度良好。

2.4 加标回收率实验

在空白水样中加入适量的铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼标准液，配制浓度分别为0.50、3.00、10.0μg·L-1的加标溶液,采用电感耦合等离子体质谱法进行分析，考察方法的准确度，见表4。

由表4可见，8种元素的3种浓度的加标回收率为90.7%～106.0%，方法加标回收率满足分析测试要求。

表4 加标回收结果Tab.4 Results of standard addition and recovery

2.5 实际样品分析

随机采集本地区4个点位的地表水样加入HNO3后，按本方法进行铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼的测定，结果见表5。

表5 实际样品测定结果（μg·L-1）Tab.5 Determination results of actual samples（μg·L-1）

由表5可知，8种元素的测试结果均低于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）的标准限值要求。

3 结论

本文采用电感耦合等离子体质谱法同时检测地表水中的铅、镉、汞、砷、铍、锑、钒和钼的痕量浓度，并对方法的精密性、加标回收率、检出限等参数进行考察。实验结果表明，本方法操作简便快速，检出限低，精密性和加标回收率满足分析测试要求，实际样品测试结果均低于《地表水环境质量标准》标准限值要求，可用于水中铅、镉、铍、锑等痕量金属浓度分析。