电感耦合等离子体质谱法同时测定矿泉水中痕量溴和碘

沈璐佳 董亚红

（1浙江省地质矿产研究所，杭州310007；2浙江省地质调查院，杭州311203）

1 引言

矿泉水是在地层深部循环形成的，选择合适的矿泉水饮用，可以起到补充矿物质特别是微量元素的作用。其中溴化物、碘化物是国家标准中矿物质及限定指标规定的9项界限指标之一（碘化物≥0.2mg／L，溴化物≥1.0mg／L），溴、碘两者与人体健康密切相关。溴酸盐在国际上被认定是2B级的潜在致癌物，它是天然矿泉水在消毒过程中与水中的溴化物产生的副产品；碘是人体不可缺少的元素，具有治疗甲状腺肿及各种心脏疾病之功效，人体缺乏碘则导致甲状腺肿大、发育停滞、痴呆等症状，但日常摄入碘过多也会引起甲亢。另外矿泉水中的碘比食盐中的碘含量稳定。因此，无论是对含碘矿泉水的开发与勘测还是对矿泉水中溴的检测都具有非常重要的实际意义。

现行的测定方法采用的是国家标准方法——饮用天然矿泉水检验方法，碘以催化还原分光光度法为主［1］，溴以酚红分光光度法为主［2］，其方法流程长，引入的试剂种类繁多，检出限较高，已经不能满足现在的检验要求。电感耦合等离子体质谱法（ICP－MS）作为微量元素检测手段，具有较低检出限、较宽的动态线性范围、干扰少、分析速度快、多种元素可同时测定等优点［3－5］。研究中比较了不同酸碱度条件下溴、碘信号强度的差别。选择测定溴、碘的最佳条件后，检测了5份不同矿泉水水样中溴、碘含量，进行加标回收实验。建立了电感耦合等离子体质谱法同时测定矿泉水样中微量溴、碘的检测方法。

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

X－Ⅱ电感耦合等离子体质谱仪（Thermo Fisher公司），仪器工作参数见表1。

表1 电感耦合等离子体质谱仪工作参数Table 1 Working parameters of the ICP－MS

碘化钾（优级纯）、溴化钾（优级纯）、氢氧化钠（优级纯）、硝酸（优级纯）、盐酸（优级纯）、氨水（优级纯）、二次去离子水。

溴标准储备溶液（0.10mg／mL）：称取0.1489g干燥过的溴化钾，加水溶解后移入1000mL棕色容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

碘标准储备溶液（0.10mg／mL）：称取0.1308g干燥过的碘化钾，加水溶解后移入1000mL棕色容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。

溴、碘混合标准溶液（1000μg／L）：分别准确移取10mL溴、碘标准储备溶液于1000mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。

由溴、碘混合标准溶液（1000μg／L）配制成系列标准工作溶液5，10，20，50，100，200μg／L。

2.2 水样的采集与储存

选择在矿泉水水源地采集水样，避免在静滞或急流的水中采集，采集点要靠近主泉口或集中冒泡处，采集一定深度的水样，先用所采水样将采集的容器以及盖子清洗3～5遍，根据保存方法的不同加入不同的保护剂（表2），密封，冷藏保存，储存时间不超过10d。

表2 水样保存方法Table 2 Water sample storage methods

3 结果与讨论

3.1 介质的影响

对表2中5种不同介质水样分别测量信号强度如图1、2所示。

图1 溴信号强度图Figure 1. Effect of PH value on signal intensity for bromine.

从图1可知溴在氨水（1%）介质中信号强度最大，实验过程中信号也相对稳定。

从图2可知碘在硝酸介质下，信号强度最大，但是在实验过程中显示出信号不稳定，且存在严重的记忆效应，在中性和碱性介质下信号相对稳定。

3.2 溴、碘的记忆效应

对溴、碘的混合标准溶液（1000μg／L）进行测定，再用去离子水和稀氨水连续清洗12次，清洗次数与各元素信号强度的关系见图3、4。

图2 碘信号强度图Figure 2. Effect of pH value on signal intensity for iodine.

图3 不同溶液对溴清洗效果Figure 3. Effect of the cleaning reagent on bromine cleaning efficiency.

图4 不同溶液对碘清洗效果Figure 4. Effect of the cleaning reagent on iodine cleaning efficiency.

由图3、4可知稀氨水的清洗效果优于去离子水的清洗效果。由于不同酸碱介质对溴、碘的影响和消除记忆效应的程度不同，实验均以氨水（1%）作为介质进行检测。

3.3 方法检出限

重复测定溴、碘两种元素空白溶液12次，以3倍信噪比计算出溴、碘的检出限分别为0.630，0.112μg／L。

3.4 方法的精密度

重复测定溴、碘两种元素的混合标准溶液12

次，计算出平均值和相对标准偏差（见表3）。

表3 方法精密度（n＝12）Table 3 Precision of the method

由上述数据可以得出ICP－MS对矿泉水中溴、碘的测定具有检出限低、精密度较高的特点，完全可以满足矿泉水中溴、碘测定的要求。

3.5 样品加标回收实验

取5份不同的矿泉水水样各50mL，每份水样中加入10mL的溴、碘混合标准溶液（10μg／L）于100mL容量瓶中，用去离子水稀释至刻度，摇匀。测定水中溴、碘含量，计算加标回收率，结果见表4。

表4 样品加标回收试验Table 4 Results of the standard addition recovery tests ／（μg·L－1）

由表4可以得出矿泉水中溴、碘的加标回收率为96%～107%，回收率较高。

3.6 标准物质测定

用ICP－MS法对溴标准物质BW3063、碘标准物质 GSB05－1137－1999，进行测定，结果见表5。

表5 溴、碘标准物质分析结果Table 5 Testing results for the bromine and iodine standard substances ／（μg·L－1）

由表5数据可以得出，实际的测定值与标准值间相对标准偏差较小，说明ICP－MS法测定矿泉水中的溴、碘准确度高。

4 结论

通过实验得出在氨水（1%）介质条件下，采用电感耦合等离子体质谱法同时测定矿泉水中痕量溴，碘。具有检出限低、准确度高、精密度好等优点。并且在氨水（1%）介质条件的测试过程中能很好地降低记忆效应和信号的波动，由此说明采用电感耦合等离子体质谱法测定矿泉水中痕量溴、碘的方法简便、准确、可行。

［1］张慧芳，郭探，李权，等.双波长分光光度法同时测定溶液中的硝酸根和碘离子［J］.中国无机分析化学，2011，1（4）：24－28.

［2］刘贞，崔艳，胡志军，等.紫外分光光度法检测水中微量溴酸盐的含量［J］.中国无机分析化学，2012，2（2）：14－16.

［3］冯先进，屈太原.电感耦合等离子体质谱法（ICP－MS）最新应用进展［J］.中国无机分析化学，2011，1（1）：46－52.

［4］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痕量溴、碘［J］.资源环境与工程，2009，23（3）：324－326.

［5］徐先顺，张新荣，彭玉秀.电感耦合等离子体质谱在水质分析中的应用［J］.中国卫生检验杂志，2006，16（6）：763－766.