微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定生活饮用水中镉含量

◎ 李土贵

（茂名市食品药品检验所，广东 茂名 525000）

镉是人体非必需元素，在自然界中常以化合物的状态存在，一般含量很低，正常状态下，不会影响人体健康。自20 世纪被发现以来，广泛应用于工业生产，相当数量的镉排入环境中，造成了污染，因此有必要检测生活饮用水中的镉含量是否超标。传统的 ICP-MS 前处理方法为湿法消解，该法耗时长，危险性大，容易造成损失，且污染大，消化过程需要检验人员看守。本文尝试应用微波消解法测定水中镉，该法试剂用量少，消化时间短，安全高效，并取得了满意的效果[1]。

1 材料与方法

1.1 原理

水样在全密闭的聚四氟乙烯（PTFE）消化罐中经微波消解后，经过雾化由载气送入ICP 矩焰中，经过蒸发、解离、原子化及电解等过程，转化为带正电荷的正离子，经离子采集系统进入质谱仪，质谱仪根据质荷比进行分离，对于一定的质荷比，质谱积分面积与进入质谱仪中的离子数成正比。即样品的浓度与质谱的积分面积成正比，对比测量质谱的峰面积与标准系列峰面积，从而确定样品中的元素浓度[1]。

1.2 实验材料

1.2.1 试剂

1 000 μg·mL-1的镉标准储备液（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；0、0.5、1.0、2.0、4.0 μg·L-1及8.0 μg·L-1的镉标准使用液（用5%硝酸逐级将镉标准储备液稀释）；1 000 μg·mL-1铟标准储备液（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；1 μg·mL-1铟内标溶液（用5%硝酸逐级将铟标准储备液稀释成）；硝酸（默克）；实验用水均为超纯水(电阻率为 18.25 MΩ·cm）；实验所用容器经20%硝酸酸蒸系统清洗后，用超纯水冲洗3 ～4 次，晾干后使用。

1.2.2 主要仪器设备

iCAP-Q 电感耦合等离子体质谱仪且配置自动进样器（赛默飞世尔有限公司）；Mars6 高通量密闭微波消解系统（培安.CEM 微波化学技术中心）；赶酸架（培安.CEM 微波化学技术中心）。

1.3 操作方法

1.3.1 样品前处理

取4 mL 水样于TFM 消解罐中，加入6 mL 硝酸，样品尽量放入罐底中心部位，避免挂壁，然后盖上内罐盖，轻微摇晃后静置30 min 后安装防弹片、防爆外套等，将消解罐放入微波消解仪中，按表1 所列程序消解样品。消解完成后取出内罐置于赶酸架上，均匀升温加热赶酸至近干，然后转移到50 mL 容量瓶内，并用超纯水定容刻度，同时用5%硝酸做空白对照。

1.3.2 微波消解

根据水的特性，饮用水样品微波消解程序参数程序设计如表1。

表1 微波消解程序设计表

1.3.3 样品测定

首先打开排风，冷却水机，打开氩气气阀，调节分压至0.6 MPa，打开氦气气阀，调节分压至0.15 MPa， 打开仪器操作软件，点燃等离子体，调节蠕动泵，使仪器进样管和排废管流路顺畅，将进样管放入超纯水中待仪器稳定15 min 以上，使用调谐液调整仪器各项指标，使仪器灵敏度、氧化物、双电荷分辨率等各项指标达到测定要求，设置仪器参数：RF 发生器功率 1 280 W，载气流量1.14 L·min-1，扫描次数1 000，测定模式KED，采样深度7 mm，吸样时间60 s，清洗时间30 s。将镉标准液和待测液依次放入设定的样品杯内，仪器会自动测试标液强度，并按照工作曲线方程计算待测液中的镉含量。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线的建立

将镉标准储备液用5%硝酸溶液依次稀释成0、0.5、1.0、2.0、4.0 μg·L-1及8.0 μg·L-1，依次进样测试各标准液强度cps，以cps 为纵坐标，浓度为横坐标绘制工作曲线，测定结果表明，镉质量浓度与强度在0.0 ～8.0 μg·L-1范围内线性关系良好，相关系数R=1.000。

2.2 方法精密度验证

为了验证本方法的精密度，按照试验方法处理样品，对样品液连续测定10 次，相对偏差为3.8%，说明该方法重现性良好。

2.3 加标回收实验

按照本试验方法，对样品平行样分别进行加标回收测定，结果见表2，由表2 可知镉元素在相应线性范围内，强度cps 与浓度呈良好线性关系，且回收率在99%～102%。

表2 加标回收率测定结果表

3 结论

传统的生活饮用水前处理方法为在试样水中加入硝酸后在电炉上消化，该法耗时长、损失大、回收率低且危险性大，需要检验人员看守，而本文尝试应用微波消解法测定水中镉，消化时间短、试剂用量少、损失少、污染少且回收率高，并且电感耦合等离子体质谱法具有检出限低、灵敏度高、稳定性好、检测时间短和可同时测定多种元素等优点，两法结合大大提高了工作效率，实验精密度和加标回收率均较好，说明该法简便可靠、安全快速、精密度和准确度高，可满足生活饮用水中镉含量的检测要求。