重庆市计量质量检测研究院，国家农副加工产品及调味品质量监督检验中心 重庆 401123
摘要：利用ICP-MS半定量分析技术，选择全质量数扫描，对饮用水中的多种微量元素同时进行快速定性分析和粗定量。该方法简单、快捷、不受标准物质限制，测定值与标准值的相对误差结果小于±40%。结果表明，该方法具有一定通用性的、可以同时快速准确地实现对多种金属元素的测定，在直饮水水样中的回收率维持在65%~130%,。该方法可以在水质筛查及检测中发挥较为重要的作用，为饮用水安 全评估提供更详细、综合性的科学依据参考。
关键词：饮用水，ICP-MS，半定量，测定
Rapid Determination of Metal Elements in Drinking Water by ICP-MS Semi-quantitative Method
Zhu ling-ling*， Xiao Zhaojing，Tian biying，Tong lanyan
(Chongqing Academy of Metrology and Quality Inspection, National Center of Quality Supervision & Inspection on Agricultural Processed Products and Condiments, Chongqing 401123)
Abstract: ICP-MS semi-quantitative analysis technology was used to select the total mass number scanning method for rapid qualitative analysis and rough quantitative analysis of trace elements in drinking water. The method is simple, fast and not limited by the standard material. The relative error between the measured value and the standard value is less than (+30%). The results show that the method is universal and can be used to determine many metal elements quickly and accurately at the same time. The recovery rate in various drinking water can be maintained at 65%~130%. This method can play an important role in water quality screening and detection, and provide a more detailed and comprehensive scientific basis for drinking water safety assessment.
Keywords: drinking water, ICP-MS, semi-quantitative, detection
人类的生活离不开水，水质的好坏直接影响到人们生活的方方面面。近年来，越来越多的关注聚焦于水质污染问题。据世界权威机构调查统计，每年全球因饮用不卫生的水而导致死亡的人数在二千 万，百分之八十的疾病传播都与水的不卫生有关，水污染已经成为“世界头号杀手”[1]。在此前提下，水质检测作为监测水环境、保障水质的必要手段，也快速发展起来，各种各样的分析仪器被应用于水质检测中[2]，如电子天平、滴定管、酸度计、浊度计、电导率仪、紫外- 可见分光光度计、原子吸收分光光计、电感耦合等离子体光谱仪、离子色谱仪、气相色谱仪等。
20世纪90年代兴起的电感耦合等离子质谱分析技术（ICP-MS），是近几十年发展最快的无机微量及痕量元素分析技术之一，可以同时检测样品中多种元素的含量[3-9]。它具有检出限低、动态线性范围宽、精密度和准确度高的特点，并能实现多元素同时快速测定，已经成为多个行业进行元素分析的得力工具，除了能进行常规定量分析外，还因为与质谱连用而拓展了许多新功能，其中半定量分析（semi-quantitative analysis）作为ICP-MS所特有的一项实用功能，仅需要一种或几种标准物质溶液即可实现对完全未知的样品中金属元素的测定。
常规定量分析（quantitative analysis）对分析检测的每一种元素都要有相应的标准溶液,测定标准曲线后才进行分析测定。而ICP-MS半定量分析（semi-quantitative analysi），不需要每一种元素的标准溶液准确，仅需要一种或几种标准物质溶液即可实现对完全未知的样品中金属元素的测定。准确度可达到±30%或更好。本实验建立并优化了一种运用八级杆碰撞/反应池ICP-MS对水中金属元素进行半定量分析的方法。可以同时快速准确地实现对多种金属元素的测定，在直饮水中的回收率维持在65%~130%。该方法可以在水质筛查及检测中发挥较为重要的作用，为饮用水安全评估提供更详细、综合性的科学依据参考。
1 材料与方法
1.1仪器设备与材料
主要仪器：Agilent 7500型电感耦合等离子质谱（ICP-MS）：美国安捷伦公司
超纯水机：Milli-Q，电阻率18.2MΩ.com
硝酸：优级纯
实验室所用玻璃器皿，均用10%稀硝酸浸泡过夜超纯水洗涤
调谐液：Agilent调谐液含Ce、Co、Li、Tl、Y 50ug/L,用1%稀硝酸稀释至1ug/L
1.2样品信息
本次试验共5份直饮水样品，3份市售矿泉水样品，1份市售纯净水样品。
样品处理：每100mL水样中均加入1mL硝酸进行酸化
试验过程
1.2.1.标准溶液配制
混合标准溶液：由国家标准物质研究中心提供，含Be、B、Na、Mg、Al、Si、P、S、K、Ca、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、As、Sr、Se、Zr、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba 、Pb、Mo 50mg/L，用2%稀硝酸稀释至10ug/L。
半定量标准溶液：Li7、Mn、Zn、In、Y、Bi单元素标准溶液1000mg/L（国家一级
标准物质）用2%稀硝酸逐级稀释至10ug/L的半定量混合标准溶液。
1.2.2.仪器参数
RF功率：1500W，等离子体气体流量15L/min，载气流量：12L/min，采样深度：8mm，蠕动泵转速：0.2rps，积分时间：0.1S，采集模式：QuickScan
1.2.3.实验方法
用上述1ug/L的ICP-MS调谐液对仪器进行调谐，使仪器的质量数、分辨率、灵敏度、氧化物、双电荷等指标达到分析要求，设置氦气碰撞模式半定量分析方法，选定浓度为10ug/L以含Li7、Mn、Zn、In、Y、Bi半定量混合标准溶液为标准，绘制半定量灵敏度曲线，以此曲线为标准，对其他元素进行半定量分析。
2 结果与讨论
2.1干扰的消除
和常规ICP-MS定量分析一样，ICP-MS半定量分析质谱干扰主要有同量异位素重叠、多原子或加合物离子、难溶氧化物离子、双电荷离子等干扰，可以通过最佳化仪器参数、选择无干扰同位素、数学公式干扰校正等来消除和降低干扰，本实验选择优化仪器参数和选择干扰较少的同位素及仪器内置推荐的数学公式来降低和消除干扰。
2.2质量-灵敏度曲线的绘制
选用浓度为10ug/L以含Li7、Mn、Zn、In、Y、Bi半定量混合标准溶液，设置扫描范围，扫描范围设置为全质量数扫描，质量数为1~240amu，进行质量-灵敏度曲线的绘制。估算模拟出全质量数范围内的灵敏度曲线，并根据此曲线以及各元素的特性（包括丰度、离子化程度、干扰校正等），对半定量测定的元素含量进行计算，得到相应浓度值。
每次开机时，仪器的状态会有所变化，而质量-灵敏度曲线与仪器的优化参数有很大关系，所以每次仪器开机后应重新建立一条质量-灵敏度曲线[10]。
2.3标准样品的半定量结果相对偏差
为考察半定量结果的准确度，以去离子水为本底溶液，采用15种混合标准溶液。用半定量方法进行测定，结果如表1所示。
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3 结论
本文采用ICP-MS半定量分析（semi-quantitative analysi）通过参数优化选择和质量-灵敏度线，建立了直饮水中多种元素的含量分析方法，该方法能够有效消除干扰，能够对直饮水中的近60种元素快速定性和半定量分析，提供样品中存在的元素信息和浓度范围。为饮用水安全评估提供更详细、综合性的科学依据参考。
参考文献：
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[9]陈国友.微波消解ICP-MS法同时测定蔬菜中14种元素[J].分析测试学报，2007,26（5）：742-745
[10]刘虎生，邵宏翔.电感耦合等离子体质谱技术及应用.北京：化学工业出版公司，2005.
*基金项目：重庆市质量技术监督局科研计划项目（No:CQZJKY2016031）。
作者简介：朱玲玲（1979.10-），女，博士，工程师，主要从事食品质量安全检测技术方面的研究工作。通讯作者
论文作者:朱玲玲,肖昭竞,田碧英,童兰艳
论文发表刊物:《防护工程》2019年20期
论文发表时间:2020/3/8
标签：定量分析论文; 溶液论文; 标准论文; 定量论文; 元素论文; 样品论文; 灵敏度论文; 《防护工程》2019年20期论文;