ICP-MS6880電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定水中16種元素的應(yīng)用方案

引言
建立電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定生活飲用水中16種元素的方法。以Sc、Ge、In、Bi做內(nèi)標(biāo)，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測定水中16元素，即鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅、鉻、鉛、鎘、鋇、鉬、鎳、鋁、砷。對檢出限線性范圍、精密度、加標(biāo)回收率有關(guān)的方法學(xué)進行了研究。測定結(jié)果表明，該方法的線性范圍，寬線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999。測定16種元素的相對標(biāo)準偏差均低于5.0%。各元素的加標(biāo)回收率均在87.6%~119.0%。

關(guān)鍵詞： ICP-MS  飲用水 元素
與傳統(tǒng)無機分析技術(shù)相比,電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS) 技術(shù)因其具有最低的檢出限,最寬的動態(tài)線性范圍,干擾少,分析精密度高,分析速度快以及檢測模式靈活多樣等特點，廣泛應(yīng)用于環(huán)境、醫(yī)學(xué)、生物、半導(dǎo)體、冶金、石油、核材料分析等領(lǐng)域。本方案采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS) 測定生活水、井水中的16種元素,采用標(biāo)準工作曲線,在線內(nèi)標(biāo)校正和干擾方程校正,無需稀釋,一次進樣,可同時快速準確靈敏地測定水中的多種元素。方法的線性范圍、檢出限、 精密度、加標(biāo)回收率以及標(biāo)準參考物測定均取得良好的結(jié)果。

儀器與試劑
美析ICP-MS6880電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。
超純水：電阻率18.2MΩ/cm；
硝酸（C20 =1.42g/mL）；
混合標(biāo)準儲備液：鉀、鈉、鈣、鎂、鐵（C=1.0g/L），錳、銅、鋅、鉻、鉛、鎘、鋇、鉬、鎳、鋁、砷（C=0.01g/L）；
混合標(biāo)準使用液：鉀、鈉、鈣、鎂、鐵（C=0.1g/L），錳、銅、鋅、鉻、鉛、鎘、鋇、鉬、鎳、鋁（C=1.0mg/L）；
質(zhì)譜調(diào)諧液：Li、Y、Ce、Tl、Co（C=10μg/L），內(nèi)標(biāo)溶液：Sc、Ge、Y、In、Tb、Bi（C=0.01g/L），使用前用1%的HNO3 稀釋為C=1μg/L。

儀器條件
使用1μg/L的調(diào)諧液對儀器條件進行最優(yōu)化,最優(yōu)化參數(shù)為：射頻功率:1320W；載氣流速:1.15L/min；采樣深度: 7mm；S/C溫度:2℃；蠕動泵轉(zhuǎn)速：0.1r/min；采樣錐與截取錐類型:鎳錐；樣品提升速度：0.50r/min；重復(fù)取樣次數(shù)：3次。

實驗方法
標(biāo)準溶液的配制
吸取混合標(biāo)準使用液，用1%HNO3配制成鉀、鈉、鈣、鎂、鐵濃度分別為 0.0，0.5，1.0，5.0，10.0，50.0mg/L；錳、銅、鋅、鉻、鉛、鎘、鋇、鉬、鎳、鋁、砷濃度分別為 0.0，5.0，10.0，50.0，100.0，500.0ug/L的標(biāo)準系列。水樣采集水樣，配制成含1%HNO3的溶液。

測定
開機，當(dāng)儀器真空度達到要求時，用調(diào)諧液調(diào)整儀器各項指標(biāo)，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項指標(biāo)達到測定要求后，編輯測定方法、干擾方程及選擇各測定元素，引入在線內(nèi)標(biāo)，觀測內(nèi)標(biāo)靈敏度、調(diào)P/A指標(biāo)，符合要求后，將試劑空白、標(biāo)準系列、樣品溶液分別引入儀器。選擇各元素內(nèi)標(biāo)，選擇各標(biāo)準，輸入各參數(shù)，由計算機繪制標(biāo)準曲線、計算回歸方程。

計算
根據(jù)標(biāo)準曲線所得的線性回歸方程y=aX+b、所測樣品的記數(shù)率，儀器自動計算出樣品中16種元素濃度。檢出限的計算方法為，取11次平行測定試劑空白溶液的結(jié)果及3次平行測定一定濃度各元素的結(jié)果，按下式計算。
檢出限（n/L）=[3σ/(S−B)]×C
式中，σ為試劑空白的標(biāo)準偏差（SD）；
S為一定標(biāo)準各元素標(biāo)準溶液的信號強度（CPS）；
C為各元素標(biāo)準溶液的濃度；
B為試劑空白的信號強度（CPS）。

結(jié)果分析與討論
干擾及消除方法的選擇
對于ICP-MS而言，干擾分為質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾。
質(zhì)譜干擾即不能分辨的相同質(zhì)量的干擾，主要有同量異位素、多原子、雙電荷離子等。
質(zhì)譜干擾的解決辦法主要有：選擇無干擾同位素（如137Ba代替138Ba），最佳化儀器，消除基體，干擾方程。本實驗采用的是最佳化儀器條件、干擾校正方程等方法消除，如砷的干擾方程是75AS=75 AS−77M(3.127)+82 M(2.733)−83M(2.75) 。
非質(zhì)譜干擾主要源于樣品基體，如溶解性固體，高質(zhì)量元素和易電離元素�？朔�基體效應(yīng)的最有效的方法是稀釋樣品、內(nèi)標(biāo)校正、標(biāo)準加入、基體消除等。對本實驗水樣采取內(nèi)標(biāo)校正法，通過加入內(nèi)標(biāo)溶液來監(jiān)測校正相應(yīng)信號的變動情況，用內(nèi)標(biāo)法定量，可有效地去除基體效應(yīng)、克服儀器的漂移，保證測量的準確性。內(nèi)標(biāo)的工作原理是以假定分析元素與內(nèi)標(biāo)元素在等離子體中的行為相似為前提的，因此選擇合適的內(nèi)標(biāo)非常重要。內(nèi)標(biāo)選擇的原則是：樣品溶液中不含有的元素，與分析元素質(zhì)量相近，電離電位與分析元素相近，沸點相近。內(nèi)標(biāo)元素可以通過兩種方式加入到樣品中，即用蠕動泵在線加入和在每個樣品和標(biāo)準溶液中加入。本實驗采用在線加入的方式。

線性范圍及方法檢出限的確定
考慮所測水樣中各元素的含量情況，選用適量的線性范圍為標(biāo)準曲線范圍， 其線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999。線性范圍和檢出限的測定結(jié)果見表。

精密度用相對標(biāo)準偏差（RSD%）表示。測定含16種金屬元素的3種不同濃度的模擬精密度的測定水樣7次，相對標(biāo)準偏差（RSD%）均小于5%。

加標(biāo)回收率的確定
在水樣中加入低、中、高3個濃度的金屬元素標(biāo)準溶液，測定樣品的加標(biāo)回收率,回收率均在87.6%~119.0%本實驗采用干擾方程和內(nèi)標(biāo)方法校正干擾，通過線性范圍、檢出限、精密度、加標(biāo)回收率、標(biāo)準參考物測定等實驗證明了ICP-MS具有線性范圍寬、檢出限低、精密度高、快速、簡便、靈敏等優(yōu)點，并適合于多種元素的同時測定。