电感耦合等离子质谱在水环境重金属检测中的应用

张明锦++郭光贵

文章编号：2095-6835（2017）10-0157-02

摘 要：水环境是人类赖以生存的物质环境之一，人们在生产和生活过程中，不断向水环境中排放重金属，直接影响了安全用水。水环境的重金属检测在环境监测中占有重要地位，ICP-MS分析技术是近年来发展最快的无机微量和痕量元素分析技术之一，具有可多元素同时分析、分析速度快、检出限低等优点。因此，将ICP-MS分析技术运用于水环境重金属检测中，可以更好地服务于环境监测，保障水环境安全。

关键词：ICP-MS；水环境；重金属；检出限

中图分类号：TU991.21 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.10.157

1 水环境中重金属检测的重要性

1.1 水环境监测的重要性

人们赖以生存的环境包括由土壤、空气、水和生物组成的自然环境，和人们为了自己的生存而建立的社会环境。水是地球上分布最广的物质之一，但可供人们使用的淡水湖、河流和地下水却很少，仅占水总量的0.6%.水是生命之源，是人们生产和农业发展的基础。然而，人类的生产活动使大量的工业废水、农业生产回流水、生活污水及其他废弃物排入水体，造成地下水、水库、湖、河和江等水源的污染，引起水质恶化，而水环境质量直接影响农产品质量安全，进而影响人们的生活质量。因此，水的质量状况也必然受到人们的重视。而水质监测正是以此为目的，以江、河、海洋、湖泊、水库、地下水等水体和工业废水、生活污水的排放口为对象进行监督、监测，以检查水的质量是否符合国家规定的有关标准要求，为控制水污染、保护水资源提供依据。

1.2 重金属污染

重金属主要是指比例大于5的金属，约为45种。环境污染方面所指的重金属，实际上主要是指汞、镉、铅、铬、砷等金属或类金属，也指具有一定毒性的一般重金属，比如铜、锌、镍、钴、锡等。绝大部分重金属，比如汞、铅、镉等并非生命活动所必需，其产生毒性的范围在0.01～0.001 mg/L之间。环境中低浓度的重金属通过食物链中的生物富集作用，在人体内大量蓄积，破坏了人体内正常的生理代谢活动。随着工业的发展，重金属的使用越来越广泛，随之带来的重金属污染也越来越严重。

目前，人们主要从地下水、地表水、大气降水、土壤和底质中掌握重金属的污染情况。重金属是水环境中普遍存在的一类污染物，具有高稳定性、可累积性和不可降解性等特点。水体中重金属污染物会通过各种暴露途径（饮水，食物摄入，皮肤暴露和呼吸途径等）危害人体健康。日本的“水俣病”事件、“骨痛病”事件，剧毒物污染莱茵河事件，柳州镉污染事件等都是因为重金属污染水体造成的全球重大重金属污染事件。从这些污染事件中可以看到，水体重金属污染已对人们的健康、生活和生产活动带来了严重的危害。水环境中的重金属污染主要来自化工厂、电镀工业和金属冶炼工业等。绝大多数重金属不易被生物分解，因此，重金属污染一旦发生，治理更难，危害更大。

因此，环境监测机构应加强对水体中重金属的检测和监督，预防或减轻水体中重金属的污染，为人们的身体健康和生产生活提供保障。当前水环境重金属检测具有以下3个特点：①重金属容易吸附到悬浮颗粒物中，沉降到水底，在沉积物中长期存在。所以，重金属的影响是一个缓慢的过程，其毒副作用可能需要比较长的时间才能表现出来，需要长期监测。②有关样品的重金属含量一般很低，均是微量或痕量水平，技术要求比较高。③重金属种类比较多，各金属元素又具有各自的特点，用传统的原子吸收光谱法、原子荧光光谱法等比较耗时，耗样品量，检出限比较高。

2 ICP-MS

ICP-MS是电感耦合等离子质谱（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry）的英文缩写，它起源于20世纪80年代，在元素定量分析、同位素分析和形态分析等领域发展迅速。在国内，ICP-MS技术已经被逐渐应用于环境监测领域，为我国的环境监测提供了有力的技术保障。

2.1 ICP-MS的工作原理

ICP-MS是用电感耦合等离子体（ICP）作为离子源，以质谱仪作为滤质器的无机元素分析仪。ICP分析元素的工作原理是：待检样品处理成溶液后，被引入ICP，并在ICP的高温环境下离子化，样品溶液中的多种元素离子被ICP-MS的接口提取到高真空的质谱仪中，经过质量筛选器的筛选，具有特定质荷比（M/Z）的离子被传输和检测。因为不同元素的离子具有不同的质荷比，所以，ICP-MS可以分析元素周期表中多達80多个元素。

ICP-MS检测法的各项检测指标均优于传统的石墨炉原子吸收检测法、电感耦合等离子体光谱检测法等无机分析技术，同时，还可以与其他技术联用。与传统的无机检测方法相比，ICP-MS检测法具有样品需要量少、干扰因素少、检出限低（有的元素可达ng/L）、动态线性范围极好（达9个数量级）、分析速度快、准确度高、具有扫描能力（可半定量测定）、可同时进行多种重金属元素检测等特点。在水环境重金属检测中，ICP-MS能充分发挥其优势，为重金属检测提供高效的技术支撑。

2.2 ICP-MS的应用

目前，ICP-MS已经被广泛应用于环境等行业。在国内，已有不少专家和学者将ICP-MS技术应用到水环境的重金属检测中。严霞将ICP-MS技术的半定量方法应用到了水质的金属应急监测中，并取得了满意的结果。闵广全、邵文军等采用ICP-MS对水中的Li、Be等16种微量元素进行了分析，各元素检出限在0.01～4.12 ug/L，RSD%<10（n=10）加标回收率在91.2%～118.3% .鲁淼娟、凌飞等也采用ICP-MS对水中的硼、锰、铜等20种微量元素进行了分析，并达到了实验标准。耿梦晗、高博等人将ICP-MS技术与健康风险评价模型相结合，对青藏、内蒙古边界地区和辽河流域水库中重金属污染做了初步的健康风险评价。何伟、贾涛等利用ICP-MS测定无机铅，获得了可靠的低检出限。由此可见，ICP-MS技术已被广泛应用于我国的水环境重金属检测中，这为保证我国水环境安全提供了有力的技术支持。

3 结束语

近年来，我国越来越重视水环境重金属污染问题，有关部门及行业设立了专门的检测机构，政府也加大了财政投资力度，增添了先进的机器设备，重金属污染检测工作有了较大的提高，并逐步完善。相信在各行各业工作者的共同努力下，一定能营造一个更安全、更环保的水环境。

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〔编辑：白洁〕