ICP-MS法测定水样中的重金属

胡恒(中化地质矿山总局湖南地质勘查院，湖南 长沙 410004)

0 引言

随着我国工业化程度的不断提高，水污染问题也日益严重，其中重金属作为水污染的重要隐患之一，越来越受到人们的关注。目前检测水样品中重金属的手段较多，包括分光光度法、比色法、原子吸收法等，但是这些检测手段在不同程度上存在一定的局限性，如检测元素品种单一，无法多元素同时分析，检测周期长等，这些都在很大程度上制约了水样品中重金属检测的发展[1]。但随着人们安全意识不断提高，对水中重金属含量的要求也会越来越严格，这都对检测方法的灵敏度、精准性和高效性提出了更高的要求。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是近年来随着科技不断进步而新出现的一种无机微量元素检测分析技术。自出现之后，因其精密度高、干扰少、线性范围宽、多元素可同时检测等优势，在金属元素检测方面发展迅速。本文通过论述ICP-MS的基本原理，在水样品中检测的应用现状，探究ICP-MS在水样品中重金属检测的条件，对比ICP-MS和其他不同方法对水样品中重金属的检测，为ICP-MS法在水样品重金属检测方面打下坚实基础。

1 ICP-MS简介

ICP-MS的检测原理是将处理后的待检测样品溶液，在高温条件下离子化，然后将离子化的样品提取至高真空质谱仪中，通过质谱的质量筛选作用，检出金属元素，并将最后的结果以谱图形式呈现，最后通过分析图谱，对带测定元素进行定量分析[2]。ICP-MS法的检测范围较广，可以检出80多种元素，可支持多元素同时检测，其灵敏度较高，可检范围低至ng/L的分析物浓度，且选择性好，受干扰少，检测效率高。2018年李伟等[3]使用ICP-MS同时检测地表水样品中的锰、铜、锌、镉、铅5种元素。

2 ICP-MS在水样品重金属检测中的研究

2.1 主要仪器

i CAP RQ型电感耦合等离子质谱仪(美国赛默飞公司)，仪器经调试液优化后的工作条件见表1；i CE3500型(美国赛默飞公司)石墨炉原子吸收分光光度计；i CAP7000型(美国赛默飞公司)电感耦合等离子体原子发射光谱仪；LWFS3101型超纯水机(兢鑫科技有限公司)。

2.2 主要试剂

盐酸(北京化工厂，优级纯)； 硝酸(北京化工厂，优级纯)；磷酸二氢铵(天津市福晨化学试剂厂公司，分析纯)；硝酸镁(天津市福晨化学试剂厂公司，优级纯)；碘化钾(西陇化工试剂有限公司，优级纯)；盐酸羟胺(西陇化工试剂有限公司，优级纯)；维生素C(天津市福晨化学试剂厂公司，优级纯)；超纯水(兢鑫科技有限公司)；As、Hg、Cu、Pb单元素标准储备液(国家标准物质研究中心)；铑内标液(国家标准物质研究中心)。

2.3 实验方法

本文根据需要分别配置As、Hg、Cu、Pb的标准样品，用于加标回收试验，配置方法参照周秦，黄剑林等的方法[3]。并量取50mL超纯水，分别加入100μg/mL的As、Hg、Cu、Pb标准溶液，再加入5%的HNO3，稀释制备5ng/mL的待测样品，分别采用ICPMS法、石墨炉原子吸收法和ICP-AES法测定样品中的重金属As、Hg、Cu、Pb的含量，进而对比三种检测方法的不同，检测结果如表2～5所示。

2.4 ICP-MS与其他检测方法在水样品重金属检测中的对比

表1 i CAP RQ型(美国赛默飞公司)电感耦合等离子质谱仪工作参数

由表2～5可知，ICP-MS法、石墨炉原子吸收法和ICP-AES法三种方法测定水中重金属As、Hg、Cu、Pb的加标回收率均在80%～120%之间。其中石墨炉原子吸收法检测重金属加标回收率范围在86.7%～112.5%, ICP-MS法检测重金属加标回收率范围在99.6%～102.5%，ICP-AES法检测重金属加标回收率范围在90.0%～110%。

表2 石墨炉原子吸收法检测重金属加标回收率

表3 ICP-MS法检测重金属加标回收率

表4 ICP-AES法检测重金属加标回收率

分别将4种待测样品分别经过ICP-MS法、石墨炉原子吸收法和ICP-AES法三种方法检测结果如表5所示，由表5可知，石墨炉原子吸收法检测出的结果中未检出Hg，ICP-AES法检测出的4种元素的含量中Hg的含量与目标含量相距较大，只有ICPMS法检出的4种元素的含量与目标含量最为接近，由此，可见ICP-MS法检测水中重金属元素具有较高的精准度和准确性。

3 结语

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)作为新出现的一种无机微量元素检测分析技术，具有精密度高、干扰少、线性范围宽、课多元素同时检测等优势。近年来随着电感耦合等离子体质谱的不断发展，其在环境水样和饮用水样重金属检测方面的应用越来越广泛。本文通过论述ICP-MS的基本原理，在水样品中检测的应用现状，探究ICP-MS在水样品中重金属检测的条件，对比ICP-MS和其他不同方法对水样品中重金属的检测，为ICPMS法在水样品重金属检测方面打下坚实基础。结果发现，与ICP-AES法和石墨炉原子吸收法相比，ICP-MS法在水样品As、Hg、Cu、Pb检测中，具有高的精准度，其检测重金属加标回收率范围为99.6%～102.5%，远远比ICP-AES法90.0%～110%和石墨炉原子吸收法86.7%～112.5%优秀。