电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定地下水中多种元素

贾亮亮

（河北省地矿局水文工程地质勘查院，石家庄050021）

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定地下水中多种元素

贾亮亮

（河北省地矿局水文工程地质勘查院，石家庄050021）

应用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定地下水中钾、钠、钙、镁、铁、锰元素的含量，使用分光光度法测定氟的含量，测定的相对标准偏差为0.7%～2.8%，加标回收率为92.1%～105.2%。结果表明，大部分地区地下水中钠和氟化物的含量均偏高，常量与微量元素的组成含量差别不大。

ICP-OES；地下水；元素含量；分光光度法

0 引言

水是人类赖以生存的不可缺少的宝贵资源，作为水资源重要组成部分的地下水，由于与环境（自然地理、地质背景以及人类活动）长期互相作用的产物，化学成分比较复杂，快速准确测定水中金属元素的含量，对水质评价有着及其重要的意义［1-4］。目前，文献报道较多的是单一测定水中元素含量的方法，而对不同采样时间和地点、水化学变化一并研究的报道较少［5-7］。现就海兴县经济开发区地下水中的诸多元素进行测定并分析比较，检测数据可为该区的水质情况提供参考。

1 实验部分

1.1 样品的采集

实验所用水样采自海兴县的蔡家庄、冀衡佰康、开发区I、山后村、孙良志庄、香料厂、新立庄和许良户庄8个地点，采样点见图1。

图1 海兴县经济开发区取样分布图Figure 1 Sampling sites in Haixing county economic development zone.

1.2 仪器与试剂

Optima 7000DV电感耦合等离子体原子发射光谱仪（美国Perkin-Elmer公司）；紫外-可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）。

硝酸（优级纯）；盐酸（优级纯）；

钠、钾、钙、镁、铁、锰、标 准 储 备 溶 液（1mg/mL，购自于标准研究所）；氟标准溶液（0.01mg/mL）。

茜素磺酸锆酸性溶液：称取0.3g氯氧化锆、0.07g茜素磺酸钠各溶于50mL水中，两溶液充分混匀后，放置澄清。另分别将101mL盐酸加到300mL纯水中和33.3mL硫酸边搅拌边缓慢加入到400mL纯水中，冷却后将两酸合并，然后将混合酸倒入盛有茜素磺酸锆溶液的容量瓶中，用水稀释至1 000mL，摇匀，此溶液在约1h后由红变黄即可使用。

实验用水均为二次蒸馏水。

1.3 仪器工作条件

仪器的最佳工作条件RF功率：1 300W；等离子气流量：13.0L/min；辅助气流量：0.2L/min；雾化器流量：0.8L/min；试样流速：1.5mL/min；读取次数：3次；测量时间：1～5s。

1.4 实验方法

对于上述地区的地下水，分出一部分水样用酸调节酸度后，可以直接进行分析测定。将采集待分析的水样用1mL硝酸处理0.5L水的方法进行处理。另外，较纯净的水样，可以直接取样测定；若样品浑浊，需用0.45μm膜过滤，以免堵塞进样系统。

1.5 样品测定

钾、钠、镁、钙、铁、锰元素含量采用ICP-AES法测定.

氟化物采用分光光度法测定。准确移取0.0，0.5，1.0，3.0，5.0，7.0，10.0mL氟标准溶液分别置于50mL比色管中，用超纯水稀释至50mL，另外取原水样50mL置于50mL比色管中，再分别在各比色管中加入1.0mL茜素磺酸锆酸性溶液，用超纯水定容，摇匀。静置1h后，在主波长425nm、次波长540nm下处，测定其吸光度，以吸光度对应的浓度作线性回归求得氟的含量。

2 结果与讨论

2.1 ICP-AES仪器条件的选择

元素的谱线强度一般随RF功率的增加而增强，但功率过大会带来背景辐射的增强，信背比会变差，检出限反而不能降低。综合考虑各元素的光谱信背比，最终确定RF的功率为1 300W。而雾化气流量的大小直接影响雾化器的提升量、雾滴粒径、雾化效率、气溶胶在通道中的停留时间，考虑到K，Na是易激发又易电离的元素，要使得气溶胶在通道中停留时间较短，且雾化得更好，所以选择雾化器流量在0.8L/min时对试样进行测定。

2.2 物理化学性质

从野外所采取的水质样品带回实验室，通过对原水样进行分析，测得不同时间段的水样基本的物理化学性质见表1。

通过分析表1中数据得知，各地区不同时间内采取的水质样品，总硬度和溶解性总固体含量均变化不大。从总硬度分析来看，开发区I地下水中平均硬度达到533.6mg/L，属于硬度水，其它地区总硬度均小于150mg/L，属于软水的水质类型；按照矿化度来分析水质类型，开发区I地下水属于咸水，其它地区属于微咸水。

2.3 样品测定结果

在仪器最佳工作条件下，通过标准曲线法计算水样中各元素的含量，结果见表2和表3。

表2，3分析结果得知，同一地区不同时间内地下水中各元素的含量变化不大，钠和氟化物的含量普遍偏高。除了开发区I地下水中氟化物的含量小于1.0mg/L以外，其它地区象蔡家庄、新立庄、许良户三地区的地下水中氟化物的含量均大于2.0mg/L，按照地下水质量标准（GB/T14848— 1993）属于Ⅴ类水质。

表1 供试水样的物理化学性质Table 1 Physical and chemical properties of groundwater determined in this experiment

表2 八月份水样中各元素的含量Table 2 Contents of elements in the groundwater samples in August/（mg·L-1）

表3 十月份水样中各元素的含量Table 3 Contents of elements in the groundwater samples in October/（mg·L-1）

为了进一步加强了解和掌握各地区地下水中各元素的分布，取不同地区样品中各元素含量平均值的对数，做元素比例曲线图，如图2所示。

2.4 方法的精密度及检出限

在测定每种元素时，分别以标准系列溶液中的某一浓度的溶液，连续平行测定9次，计算相对标准偏差（RSD），以空白溶液11次的平行测定计算检出限（DL），结果见表4。由表4可知相对标准偏差为0.7%～2.8%，说明本方法有较高的精密度。

图2 不同地区水样中各元素比例曲线图Figure 2 Proportion graphs of elements in the groundwater samples from different areas.

表4 精密度测定结果Table 4 Precision test of the method

2.5 准确度实验

对样品进行加标回收实验，加标回收实验的计算结果列于表5。由表5可知，加标回收率为92.1%～105.2%。

表5 加标回收实验结果Table 5 Recovery test of the method

3 结论

研究结果表明，同一地区不同时间内地下水中各元素的含量变化不大，参照《生活饮用水卫生标准》和《地下水质量标准》，该地区范围内地下水中的钠和溶解性总固体的含量分别大于200mg/L和1 000mg/L，普遍偏高。这主要是由于该区东北与黄骅港毗邻，邻近渤海，受地理位置等因素影响，属于盐碱地区。

［1］樊颖果，徐国津.原子吸收光谱和原子发射光谱法测定酸雨中钾、钠、钙、镁方法比较［J］.中国无机分析化学（ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry），2013，3（2）：28-31.

［2］贾亮亮，尹红云，张云肖，等.邯郸地区地下水中金属元素含量的分析［J］.河北地质（HebeiGeology），2013（1）：40-41.

［3］高云霞，陶溶溶.ICP-AES法同时测定水中二十种金属元素［J］.工业水处理（IndustrialWaterTreatment），2005，25（7）：61-62.

［4］谢有亮，张迅，祝笛.ICP-OES法在测定降水中金属离子的研究［J］.四川环境（SichuanEnvironment），2009，28（6）：33-37.

［5］贾亮亮，尹红云，张敬滨.新乐工业新区土壤中多种元素的测定［J］.中国无机分析化学（ChineseJournalof InorganicAnalyticalChemistry），2013，3（1）：47-49.

［6］贾亮亮，孙建民，常丹，等.不同产地鲍鱼中若干元素含量的分析［J］.微量元素与健康研究（StudiesofTrace ElementsandHealth），2009，26（3）：37-38.

［7］贾亮亮.鲍鱼产地特征检测方法的研究［D］.河北：河北大学，2010.

Determination of Multiple Elements in Groundwater by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry（ICP-AES）

JIA Liangliang
（TheInstituteofHydrologyandEngineeringGeologicalProspectingHebeiGeologicalMineral Bureau，Shijiazhuang，Hebei050021，China）

The contents of K，Na，Ca，Mg，Fe and Mn in groundwater samples were determined by ICPAES and the content of fluoride determined by spectrophotometric method.The results showed that the relative standard deviation（RSD）was 0.7%～2.8%with 92.1%～105.2%recovery.Compared with the contents of the above-mentioned elements in groundwater from different areas，the contents of Na and fluoride were higher than those of other elements in most groundwater samples.The composite contents of trace and macro elements showed little difference in groundwater.

ICP-AES；groundwater；content of elements；spectrophotometry

O657.31；TH744.11

A

2095-1035（2015）03-0051-04

2015-03-03

2015-04-14

贾亮亮，男，工程师，主要从事分析化学方面的研究。E-mail：jialiang0316＠163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.03.012