ICP－MS法测定长白山天然矿泉水中18种微量元素的含量

贺 军，周丽婷，李 娜，刘 特，郑东春，曲笑锋，黄 鉴，叶 琳

（吉林大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学教研室，吉林 长春130021）

ICP－MS法测定长白山天然矿泉水中18种微量元素的含量

贺 军，周丽婷，李 娜，刘 特，郑东春，曲笑锋，黄 鉴，叶 琳

（吉林大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学教研室，吉林 长春130021）

目的：检测长白山天然矿泉水中锂、铍、铝、钒、锰、钴、镍、铜、锗、砷、硒、铷、钼、银、锡、铯、锑和钡18种微量元素的含量，为评价长白山天然矿泉水质量提供参考。方法：采集吉林省长白山靖宇县五龙泉、神龙泉、银龙泉和林海泉4处天然矿泉水，水样经酸化后直接采用电感耦合等离子体－质谱 （ICPMS）法进行检测。结果：被测元素的检出限为0.005～0.573μg·L－1，除硒元素外，其他元素相对标准偏差为0.1%～4.5%，回收率为81%～116%；4处矿泉水中的18种微量元素含量均符合GB 8537－2008饮用天然矿泉水卫生标准。结论：ICP－MS方法检出限低，具有良好的准确度和精密度，适用于多种元素快速检测；长白山靖宇县4处天然矿泉水中18种微量元素含量均符合国家饮用天然矿泉水卫生标准。

天然矿泉水；微量元素；电感耦合等离子体－质谱；长白山

随着社会经济的发展，矿泉水已经进入人们日常生活之中。虽然矿泉水中的微量元素含量较低，但长期饮用对人体有着重要的生理意义。微量元素在预防疾病方面有着重要作用［1－2］，如硒可预防东北地区的克山病和大骨节病［3］；铜可预防贫血、骨质疏松等［4］。微量元素检测法通常采用火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法，但该方法操作繁琐，费时费力。电感耦合等离子体－质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP－MS）法具有检出限低、高效、简便、线性范围宽和多元素同时测定等优点［5］，已被 《饮用天然矿泉水检验方法》（GB／T 8538－2008）列为标准检验方法［6］。本实验采用ICP－MS法检测长白山饮用天然矿泉水中18种微量元素的含量，旨在为ICPMS方法的推广和进一步开发长白山区天然矿泉水资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 主要试剂及仪器 优级纯HNO3；超纯水；标准 储 备 液：锂 （Li）、铍 （Be）、铝 （Al）、钒 （V）、锰 （Mn）、 钴 （Co）、 镍 （Ni）、 铜（Cu）、锗 （Ge）、砷 （As）、硒 （Se）、铷 （Rb）、钼 （Mo）、银 （Ag）、锡 （Sn）、铯 （Cs）、锑（Sb）和钡 （Ba）标准储备液 （c＝1 000mg·L－1）（均由国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院提供）。电感耦合等离子体质谱仪：ELAN DRC－e型 （厦门亿辰科技有限公司生产）。

1.2 仪器工作条件 仪器的优化条件为射频功率1 350W，采样深度8.5mm，载气1.24L·min－1，等离子气15L·min－1，辅助气流速1.0L·min－1，蠕动泵4.8r·min－1，采样接口镍锥0.8mm。使用1μg·L－1的调谐液对仪器条件进行最优化调节，使仪器灵敏度最高，准确度最好。

1.3 样品的采集和保存 以吉林省长白山区靖宇县作为采样点，选择秋季丰水期进行采样。根据靖宇县矿泉水的分布，分别选择靖宇县内的五龙泉、林海泉、神龙泉和银龙泉4处矿泉水作为矿泉水采样点，采用地理信息系统 （Geographic Information System，GIS）进行经纬度定位；在每个矿泉水出水口和涌出到地面的泉水各采集12个水样，每个水样采集1 000mL。采集的水样保存在聚乙烯塑料瓶中，加少许HNO3使水样的pH＜2，室温保存。

1.4 混合标准曲线的绘制和样品测定 用2%HNO3分别稀释标准储备液为10mg·L－1应用液。将待测的18种微量元素配制成3种混合应用液，分别为：①V、Cu、Se、Sn、Sb和 As；②Mo、Ni、Co、Mn、Ag和Cs；③Li、Rb、Al、Ge、Ba和Be。再用2%HNO3将10mg·L－1应用液稀释成0、1.0、5.0、10.0和50.0μg·L－1混合标准使用液。在仪器达到优化条件下进行测定，以待测物质的量为横坐标，相应的信号值为纵坐标绘制标准曲线。在仪器达到优化条件下进行样品测定。对空白试剂连续测定11次，3σ／r（3倍的标准偏差除以曲线的斜率）即仪器的检出限；连续测定6d，标准差与均数的比值为精密度；采用标准物质加入法进行样品回收率计算。

1.5 统计学分析 将数据录入Excel，天然矿泉水中微量元素的含量结果以±s表示。

2 结 果

2.1 微量元素检出限、精密度和回收率 仪器的检出限为0.005～0.573μg·L－1；相关系数均≥0.999。在测定方法的线性范围内，除硒元素外，其他元素的精密度为0.1%～4.5%。样品加标回收率为81%～116%。见表1。

2.2 样品中微量元素含量 依据饮用天然矿泉水GB 8537－2008［6］卫生标准，长白山靖宇县4处天然饮用矿泉水中18种微量元素含量均符合矿泉水卫生标准。见表2。

3 讨 论

ICP－MS具有高效、简便、线性范围宽和检出限低等特点，适用于大批样品和多种元素的检测。在ICP－MS分析中主要有多原子离子干扰、基体干扰和质谱干扰［7－10］，本研究将18种微量元素分成3组，相对分子质量相近的元素放在同一组，水样的基体比较简单且恒定，通过扣除空白和稀释样品可对多原子离子干扰和基体干扰进行消除。实验中使用调谐液对仪器条件进行最优化调节可有效地消除质谱干扰。ICP－MS的椎体采用的是镍锥，在测定镍元素时，存在污染和记忆效应，在测量前应多次清洗或换取新的镍锥以保证镍含量检测结果的准确。

本研究结果显示：18种被测元素的检出限为0.005～0.573μg·L－1；除硒元素外，其他元素相对标准偏差为0.1%～4.5%，其中硒元素相对标准偏差偏大，可能与元素间的干扰有关，单测硒元素，其相对标准偏差较小；18种元素的回收率为81%～116%，表明采用ICP－MS法测定微量元素的检测结果准确可靠，可用于矿泉水中多种微量元素的同时检测。

表1 18种微量元素检出限、回收率和精密度Tab.1 The detection limits，recovery rates and precisions of 18trace elements

表2 靖宇县天然矿泉水中18种微量元素含量Tab.2 The contents of 18trace elements of natural mineral water in Jingyu County ［±s，ρB／（μg·L－1）］

表2 靖宇县天然矿泉水中18种微量元素含量Tab.2 The contents of 18trace elements of natural mineral water in Jingyu County ［±s，ρB／（μg·L－1）］

“－”：Not detected.

Element Shenlong Spring Wulong Spring Yinlong Spring Linhai Spring Li 0.01±0.00 0.01±0.00 0.01±0.00 0.01±0.00 Be － 0.01±0.01 － －Al 3.08±1.78 3.82±1.47 0.93±0.53 2.01±1.00 V 3.26±0.15 2.58±0.08 3.32±0.02 1.93±0.04 Mn 0.03±0.04 － － －Co 0.08±0.01 0.06±0.01 0.13±0.01 0.24±0.03 Ni 0.66±0.03 0.57±0.03 － －Cu 0.50±0.02 0.30±0.04 0.24±0.01 0.60±0.03 Ge－－－－As 0.39±0.05 0.26±0.03 0.40±0.03 0.28±0.01 Rb 5.32±0.05 5.85±0.40 6.46±0.11 4.13±0.11 Mo 9.57±0.16 12.14±0.07 1.06±0.02 0.38±0.02 Ag－－－－Sn－－－－Cs 1.58±0.87 0.07±0.07 0.02±0.00 －Se 0.10±0.04 0.12±0.05 0.25±0.12 0.36±0.12 Sb 0.06±0.03 0.07±0.01 0.04±0.00 0.05±0.01 Ba 1.68±0.25 0.83±0.37 1.71±0.04 3.21±0.45

长白山区富含丰富的矿泉水资源，现已通过省级或国家级鉴定的矿泉水水源地有48处［11］。本研究对长白山靖宇县内4处天然矿泉水中18种微量元素含量进行了检测，其中五龙泉和林海泉为已开发的矿泉，神龙泉和银龙泉为未开发的矿泉。本研究结果表明长白山区靖宇县内4处矿泉水中的18种微量元素含量均符合GB 8537－2008饮用天然矿泉水卫生标准［12］。

［1］王 夔.生命科学中的微量元素 ［M］.北京：中国计量出版社，1992：18－19.

［2］郭新明.五大连池矿泉水及其医用价值 ［J］.微量元素与健康研究，2011，28 （2）：61－63.

［3］周晓红.微量元素硒的形态与测定 ［J］.安庆师范学院学报，2008，14 （2）：96－97.

［4］王建明.10种常规蔬菜中微量元素的测定 ［J］.安徽农业科学，2009，37 （31）：15100－15101.

［5］姚 琳，王志伟.ICP－MS测定饮用水源中的钼、钴、铍、锑、镍、钡、钒、钛和铊等9种特定项目 ［J］.光谱实验室，2011，28（4）：1852－1854.

［6］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB／T 8538－2008，饮用天然矿泉水检验方法 ［S］.北京：中国标准出版社，2008.

［7］侯建荣，卓召模，彭荣飞，等.电感耦合等离子体质谱法测定饮用水中10种微量元素 ［J］.中国卫生检验杂志，2008，18 （7）：1288－1289.

［8］邱 静，韩 芳，郑 平.电感耦合等离子体质谱测定包装材料中8种可溶性元素 ［J］.分析实验室，2011，30（10）：20－22.

［9］王斯娜，徐艳秋，闵广全.电感耦合等离子体质谱法 （ICPMS）同时测定土壤中多种元素 ［J］.农业科技与装备，2011，4 （202）：20－22.

［10］蔡述伟，程 青.电感耦合等离子体质谱法 （ICP－MS）测定地下水中痕量元素 ［J］.分析与监测，2011，30 （4）：56－58.

［11］刘宝岭.长白山天然矿泉水开发潜力探讨 ［J］.企业研究，2010 （14）：68－69.

［12］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB 8537－2008，饮用天然矿泉水 ［S］.北京：中国标准出版社，2008.

Determination of 18trace elements in natural mineral water in Changbai Mountain area by ICP－MS

HE Jun，ZHOU Li－ting，LI Na，LIU Te，ZHENG Dong－chun，QU Xiao－feng，HUANG Jian，YE Lin
（Department of Occupational and Environmental Health，School of Public Health，Jilin University，Changchun 130021，China）

ObjectiveTo detect the contents of 18trace elements in natural mineral water in Changbai Mountain area，and to provide reference for evaluating the quality of natural mineral water of Changbai Mountain.MethodsWulong Sping，Shenlong Spring，Yinlong Spring and Linhai Spring were collected in Jingyu County of Jilin Province，the acidified water samples were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry （ICPMS）.ResultsThe detection limit was 0.005－0.573μg·L－1，the relative standard deviation （RSD）was 0.1%－4.5% （except selenium），and the recovery rate was 81%－116%.The contents of 18trace elements in the four natural mineral waters consistented with the national health standard of drinking natural mineral water（GB 8537－2008）.ConclusionICP－MS has a low limit，good accuracy and precision，which is suit for a rapid analysis of multielement.The contents of 18trace elements in natural mineral waters of Changbai Mountain area consistent with the national health standard of drinking natural mineral water.

natural mineral water；trace elements；inductively coupled plasma mass spectrometry；Changbai Mountain

R123.1

A

1671－587Ⅹ（2012）06－1223－04

2012－06－10

长白山天然矿泉水水资源保护区管理局项目资助课题 （20100929）

贺 军 （1986－），男，陕西省榆林市人，在读医学硕士，主要从事环境与健康关系的研究。

叶 琳 （Tel：0431－85619453，E－mail：yel＠jlu.edu.cn）