电感耦合等离子质谱法测定水嘴中15种有害元素析出量

禄春强 罗 婵 孙多志 左 莹

（上海市质量监督检验技术研究院轻工与化工所 上海 201114）

1 前言

水嘴是家庭生活必需品，其安全性关乎每个人的生命健康。2013年7月媒体报道水嘴铅析出量超标，有关实验室检测结果[1]显示13个品牌的水嘴样品中，9个品牌的铅含量超过了国家标准限量值[2]，水嘴安全及有害元素析出成为舆论焦点[3-4]。目前关于水嘴中有害元素析出的标准为推荐性标准[5-7]，只涉及铅元素析出限量，水嘴中非铅元素析出的报道较少。

电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）不仅可同时检测多种元素，而且具有更低的检出限、更宽的线性范围、更高的精密度和分析速度[8-9]。本研究应用ICP-MS法测定水嘴中锑（Sb）、砷（AS）、钡（Ba）、铍（Be）、硼（B）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、汞（Hg）、硒（Se）、铊（Tl）、铋（Bi）、镍（Ni）、锰（Mn）和钼（Mo）共15种元素的析出量，优化了ICP-MS仪器工作参数，考察了方法的准确度和精密度。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 试剂

0.1g/L As、Ba、Be、B、Cd、Cr、Cu、Se、Tl、Bi、Ni、Mn混合离子标准溶液，0.1g/L Mo、Sb单元素标准溶液、10mg/L 锂（Li）、锗（Ge）、钪（Sc）、铟（In）和铱（Ir）混合离子标准溶液：有色金属研究院；1mg/L Hg标准溶液（硝酸介质）：上海市计量院；5%次氯酸钠溶液（AR）、无水碳酸氢钠（AR）、硝酸（GR）：均购自上海国药集团化学试剂有限公司；实验室用水：Mini-Q纯水器（美国 Milliore公司）制得的超纯水，电阻率≥18.2MΩ·cm。

2.1.2 仪器

300D 型电感耦合等离子体质谱仪：配置高灵敏度石英玻璃旋流雾室，美国Perkin-Elmer公司。

2.2 方法

2.2.1 溶液配制

2.2.1.1 0.025mol/L氯储备液

取7.3mL 5%次氯酸钠溶液，用水稀释至200mL，贮存于密闭具塞棕色瓶中，20℃ 避光保存，每周新配置。

取1.0mL氯储备液，用水稀释至1.0L，立即分析总余氯[10]，此值定为A，然后根据计算要获得2.0mg/L余氯所需的氯储备液体积。其中，V：所需加入氯储备液体积，mL；B：标准体积，L；A：氯储备液的浓度，mg/mL。

2.2.1.2 0.4mol/L碳酸氢钠储备液

称取3.36g无水碳酸氢钠，用水溶解并定容至100mL，每周新配。

2.2.1.3 萃取水配制

取25mL 0.4mol/L碳酸氢钠溶液、适量含氯常备溶液（上述计算得到），用水稀释至1L，用0.1mol/L盐酸调整pH值，使溶液符合下列要求——pH：8.0±0.5；碱度（以CaCO3计）：（500±25）mg/L；无机碳：（122±5）mg/L；余氯：2mg/L。使用期限为1周。

2.2.2 样品处理

取3支同规格、同批次样品，用自来水冲洗15min，洗去样品内的残渣和污物，然后用超纯水洗涤3次；测量水嘴容纳的冷水体积（从水嘴冷水入口到出口的体积，Vc）和总体积（VL）；在室温（23±2）℃下用萃取水洗涤3次，洗涤时萃取水应完全充满样品，这个过程不应超过72h；萃取时样品充满萃取水，两端用包有聚四氟乙烯薄膜的干净橡皮塞塞紧，按照一定提取次序提取（见表1）。例如：测试第1天早8：30充入萃取水，2h后更换1次，连续更换4次，16：30更换萃取水后保留16h至第2天（第6-7天、第13-14天除外）；第2、3、4、5、8、9、10、11、12、15、16、17、18天按照第1天过程重复进行，弃掉萃取水；第 19天收集经过16h提取的萃取水，放入预先洗净的带盖聚氯乙烯瓶中，加入浓硝酸使溶液pH＜2，以确保在分析之前金属完全溶解；室温下放置24h以上，使用ICP-MS测定。

表1 样品提取次序表

2.2.3 ICP-MS仪器工作条件

样品提升速率：1.5mL/min；载气(氩气)流量：0.88L/min；冷却气（氩气）流量：15 L/min；辅助气（氩气）流量：1.2 L/min；射频功率：1100W；反应气（氨气）流量：0.5mL/min；碰撞气（氦气）流量：3.1mL/min。

按照丰度大、干扰小、灵敏度高的原则选择同位素，测量同位素分别为：121Sb、75As、138Ba、4Be、11B、111Cd、52Cr、63Cu、202Hg、82Se、205Tl、209Bi、60Ni、55Mn、98Mo。

3 结果与讨论

3.1 质谱干扰及校正

ICP-MS中的质谱干扰主要有同量异位素干扰、双电荷离子干扰及多原子离子干扰，一般通过优化仪器参数、仪器自带的干扰校正方程等方法消除；采用内标法消除仪器漂移的影响，选择6Li、45Sc、72Ge、115In、192Ir作内标元素，浓度一般为10μg/L。

本研究采用反应模式（DRC）去除干扰离子对Cr、Cu、Mn测量的影响，并且优化了动态反应模式的参数，反应气A为0.5mL/min，RPq值为0.4；采用碰撞模式（KED）消除ArCl对As元素的干扰，优化后，碰撞气氩气流量为3.1mL/min，RPq值为0.4。

3.2 线性范围和检出限

以2%硝酸为介质将标准溶液逐级稀释，根据标准限量值的高低和仪器条件，选择合适的线性范围，其中Sb、As、Be、Cd、Cr、Tl、Bi、Ni和Mo标线浓度系列为0、0.1、0.5、1.0、5.0、10.0、50.0、100.0μg/L；Ba、B、Se和Mn浓度系列为0、1.0、5.0、10.0、50.0、100.0μg/L；Cu的标准曲线浓度系列为0、5.0、10.0、50.0、100.0、250.0、500.0μg/L；Hg标准系列浓度为0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0μg/L。按实验方法进行测定，以空白溶液11次测定值标准偏差（SD）的3倍作为仪器检出限，以线性最低点浓度为定量限，结果见表2。

表2 线性回归方程、相关系数及检出限

3.3 方法精密度、重复性

为检验方法的精密度和重复性，将加标样品溶液重复测定6次，计算得到15种元素含量相对标准偏差为1.3%-7.3%（见表3）。

表3 精密度试验结果（n=6）

3.4 样品分析

应用试验方法对10个批次水嘴样品进行检测，每批次样品含3只水嘴，根据公式计算元素标准化浓度的几何平均值。

其中：X-元素标准化浓度的几何平均值（μg/L）；C-测试溶液中待测元素的浓度（μg/L）；VL-总体积；Vc-冷水体积；CMV-冷水调节因子。

10批次样品中均有Cu元素检出，标准化浓度几何平均值最大检测结果为86.5μg/L（标准限值130.0μg/L）；部分样品中有Cr、Ni元素检出，最大检测结果分别为0.25μg/L（标准限值10.0μg/L）和0.26μg/L（标准限值20.0μg/L）；10批次样品中未发现有元素析出量超标。

4 结论

建立了ICP-MS测试方法，适用于同时测定水嘴中15种元素析出量测定。方法具有快速、准确、检出限低、多元素同时测定等优点，可以满足即将实施的国家标准《陶瓷片密封水嘴》中有害元素析出量的检测要求。

［1］段先湖.2012年陶瓷片密封水嘴产品质量国家监督专项抽查结果分析报告[J].陶瓷，2012，12:37.

［2］GB/T 17219-1998 生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准[S].

［3］卢立用，许秀兰，张景武.水嘴铅析出量分析及风险评估[J].现代食品科技，2013，29(7)：1709-1711.

［4］任立军，贾秀芹，于跃.水嘴浸泡液中重金属析出量的测定及标准限值[J].化学分析计量，2012，21(3):44-47.

［5］GB/T17219-1998 生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准[S].

［6］HJ/T 411-2007 环境标志产品技术要求 水嘴[S].

［7］JC/T 1043-2007 水嘴铅析出限量[S].

［8］彭光宇，王晶，郑国灿.ICP-MS测定植物中药材中的多种元素[J].检验检疫学刊，2013，23(3)：26-30.

［9］高海荣.微波消解样品-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中稀土元素[J].理化检验-化学分册，2013，49(10)：1185-1187.

［10］GB/T 5750.11-2006 生活饮用水标准检验方法 消毒剂指标[S].