电感耦合等离子质谱法检测矿泉水中重金属

张永志，陈楠，佟玲

（天津天士力集团研究院，天津300402）

水是自然界一切生命的基础。但是，随着社会迅速发展，水的污染问题日益严重，饮用水安全受到严重威胁。当人们长期饮用时，对人类健康具有潜在危害。为了应对水质安全问题，世界各国都相继制订了饮用水安全标准。其中重金属问题[1-3]是当前饮用水质量控制的关键问题，所以，开展饮用矿泉水中重金属对人体健康造成的风险评价显得尤为迫切。

为了对饮用水中重金属的问题进行深入研究，本研究建立了电感耦合等离子质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）[4-7]测定矿泉水中Be、B、Cr、Mn、Ni、Cu、As、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg 和 Pb 14种重金属元素的方法，为矿泉水的重金属残留检测和质量控制提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

Agilent 7500ce型电感耦合等离子体质谱仪：美国Agilent公司；Milli-Q超纯水处理系统：美国Millipore公司；1 mL移液器：德国Eppendorf公司。

1.1.2 试剂

Be、B、Cr、Mn、Ni、Cu、As、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg 和Pb标准母液（1 000 mg/L）：国家有色金属及电子材料分析测试中心；混合内标溶液（10 mg/L含6Li、45Sc、72Ge、89Y、115In、159Tb 和209Bi）：美国 Agilent公司；65%优级纯硝酸：德国Merck公司。

1.1.3 矿泉水样品

从市场上购置7个不同厂家生产的矿泉水。

1.2 方法

1.2.1 仪器工作条件

ICP-MS工作条件，见表1。

表1 仪器工作参数Table 1 Instrument parameters for arsenic species analysis

1.2.2 样品前处理

取容积为50 mL聚丙烯（polypropylene）离心管，用待测水样冲洗后，加入1mL硝酸，用待测水样稀释定容至50 mL摇匀即得。空白对照同法处理。

1.2.3 标准溶液的配制

吸取元素标准溶液适量，用5%稀硝酸分别稀释成 B、Ba、Cu、Mn 浓度为 0、5、10、50、100、500 ng/mL；Ag、As、Be、Cr、Cd、Mo、Ni、Pb、Sb 浓度为 0、0.5、1、10、50、100 ng/mL；Hg 浓度为 0、0.1、0.5、1、1.5、2 ng/mL 的标准系列溶液。

1.2.4 内标溶液的配制

吸取混合内标溶液适量，用5%稀硝酸稀释为1 μg/mL的内标溶液。

2 结果与分析

2.1 线性关系和检出限

将“1.2.3”项下系列标准溶液分别进样分析，得到各元素的线性方程和相关系数。取空白对照溶液进行测试，连续进样11次，以空白对照溶液测定值的3倍标准偏差除以相应元素标准曲线的斜率计算该方法的检出限。结果表明各元素在响应范围内线性关系良好，并分别结算了各元素的检出限，结果见表2。

2.2 精密度试验

取样品6份，分别按“1.2.2”项下制备方法操作，按照“1.2.1”项进样分析，计算各元素测定结果的相对标准偏差（relative standard deviation，RSD），各元素的RSD范围为0.2%～7.4%，结果见表3。

表2 回归方程、线性相关系数及检出限Table 2 Regression equations，correlation coefficients and detecion limits

2.3 加样回收试验

取样品9份，分别加入3个浓度的混合标准物质，按“1.2.2”项下制备方法操作，按照“1.2.1”项进样分析，计算各元素回收率及相对标准偏差值，各元素的回收率在78.3%～137.5%之间，结果见表4。

2.4 样品分析

采用上述ICP-MS法，分别对7个矿泉水样品中Be、B、Cr、Mn、Ni、Cu、As、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg 和 Pb 14种元素进行测定，每份样品平行测定2次，结果均未超过国家允许的限量范围[8-9]，结果见表5。

表3 精密度试验结果Table 3 Results of precision

表4 加样回收率试验结果Table 4 Results of the recovery test

续表4 加样回收率试验结果Continue table 4 Results of the recovery test

表5 样品测定结果Table 5 Contents of fourteen elements in the tested samples mg/L

3 讨论

ICP-MS测定汞元素易产生记忆效应和吸附效应，导致测定结果的不准确，配制汞对照品溶液中加入适量的金元素单标[10]，可抑制汞的吸附、记忆效应，使结果准确。

ICP-MS 使用前用调谐液（6Li、89Y、205TI）对 ICP-MS进行调谐，以保证仪器的最佳灵敏度和仪器状态的稳定性，同时调节采样深度、载气流速以及炬管位置，提高检测灵敏度并降低氧形态和双电荷的比率，满足灵敏度参数指标RSD＜5%，氧形态产率CeO/Ce＜1.5%，双电荷产率Ce2+/Ce+＜2%。由于仪器漂移及基体效应的影响，在ICP-MS使用过程中，必须选择内标元素加以校正，内标的选择[10]应该保证质量数与被测元素质量数相近、电离能相近，且所选内标在被测样品中的质量应极其微小，可忽略不计。本试验采用6Li、45Sc、72Ge、89Y、115In、159Tb、209Bi为内标，并使用在线内标检测方法，有效的减少和校正基质效应。

本研究建立了ICP-MS检测矿泉水中重金属含量的方法，所建方法快速准确，前处理简单，可用于矿泉水的质量控制和有害元素测定。同时利用ICP-MS对从市场上购置的7个不同厂家生产的矿泉水中Be、B、Cr、Mn、Ni、Cu、As、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg 和 Pb 14 种重金属元素进行测定，结果表明矿泉水中14种元素的含量均未超出国家允许的限量标准。