电感耦合等离子体 发射光谱法同时测定地表水中的 钡、钴、铝、镍、钼重金属残留

关键词：电感耦合；发射光谱；地表水；钡；重金属；美析集团（www.macylab.com）；

进入 20 世纪以来，随着我国科学技术的迅速发 展，尤其是金属冶炼、钢铁制造等行业发展尤为迅 猛，截止到 2019 年我国钢铁产量已超过 11 万 t，为 我国经济社会的高速发展奠定基础，但我国在金 属的开采、冶炼等过程中，造成重金属如钡、钴、铝等 随着工业废水的排放，进入到地表水系统中，而重金 属元素在地表水系统中不能被生物降解，且具有蓄 积性，对地表水造成不可逆转的影响；人类误食用到 被金属污染的水资源，从而进入到人体中与蛋白质、酶等发生化学反应，或在人体器官中蓄积，造成人体 亚急性、慢性中毒等，如日本发生的汞中毒和镉 污染等公害病，均由重金属污染导致。因此，加强对 地表水中重金属污染物的监测意义重大。
因地表水中重金属残留量极少，实验为提高检 测灵敏度，建立采用浓缩法将地表水样品进行浓缩 处理，电感耦合等离子体发射光谱法同时测定钡、 钴、铝、镍、钼重金属残留的分析方法。实验结果 证明，该方法灵敏、快速、准确，适用于地表水中极微 量重金属残留的检测。
1 实验部分

1.1 仪器部分
电感耦合等离子体发射光谱仪 ；

电子分析天平，精度万分之一，；

全自动浓缩仪；

纯水机。
1.2 标准物质和试剂
钡单元素标准物质（编号：GBW（E）080286）、钴 单元素标准物质（编号：GBW（E）083781）、铝单元素 标准物质（编号：GBW（E）080219）、镍单元素标准物 质（编号：GBW（E）082824）、钼单元素标准物质（编 号：GBW（E）080133）、浓度均为  100μg·mL-1，购自国 家钢铁材料测试中心；HNO3（AR  上海化学试剂厂）； 实验用水（纯化水，自制）；其他试剂均为分析纯。 

1.3 仪器条件
开启电感耦合等离子体发射光谱仪，预热 30min， 按下表设置各项仪器参数。见表  1。

1.4 溶液制备
1.4.1 标准储备溶液 取钡、钴、铝、镍、钼单元素标 准物质，分别精密量取 1.0mL，置 100mL 棕色量瓶 中，加 HNO3（5.0%）稀释至刻度，摇匀；再精密量取 1.0mL 上述溶液，置 100mL 棕色量瓶中，加 HNO3 （5.0%）稀释至刻度，摇匀。（钡、钴、铝、镍、钼浓度： 10μg·L-1）
1.4.2 样品溶液 随机取地表水（湖泊、溪流）样品 1000mL，将表面悬浮物去除，0.45μm 滤膜滤过，取 续滤液 100mL，置于全自动浓缩仪样品管中，浓缩至 体积约为 35mL，加 0.25mL 浓 HNO3，用纯化水定容 至 50mL，即得。
1.4.3 标准曲线溶液 取 1.4.1 标准储备溶液，分别 精密量取适量，分别置 6 个 10mL 棕色量瓶中，制备每 1.0mL 溶 液 中 含 有 4 种 待 测 金 属 元 素 依 次 为0.02、0.05、0.2、0.4、0.6、1.0、4.0μg·L-1   的标准曲线溶 液，加 HNO3（5.0%）稀释至刻度，摇匀。

2       结果与讨论
2.1 待测元素分析谱线的选择
电感耦合等离子体发射光谱法虽然专属性较 好，但待测元素在同位素或其他元素共存时，选择适 合的分析谱线可以有效提高检测灵敏度和准确度。 如铅元素常选用 220.353nm 作为分析谱线，但如果 有铁基质存在时，会对铅的检测造成干扰，因此选择 220.353nm 作为分析谱线就不合适。实验通过对加 标样品溶液进行检测，参考相关文献最终确定钡、 钴、铝、镍、钼的最佳分析谱线见表 2。

2.2仪器发射功率的优化
电感耦合等离子体发射光谱仪，发射功率增大， 可以提高 ICP 温度，使谱线的发射强度增强，检测信 号提高，但谱线背景显著增加，信背比反而随功率的 增大而下降，同时增加了烧蚀矩管的危险。实验保持 其 他 条 件 不 变 ， 将 ICP -AES 功 率 分 别 设 置 800、 1000、1100、1200、1300、1400W 不 同 功 率 测 定 样 品 加 标 溶 液 ，确 定 RF 功 率 为 1200W 时 ，钡 、钴 、铝 、 镍、钼金属元素灵敏度最佳。因此，实验选择 RF 功 率为 1200W。
2.3 标准曲线、相关系数和检测限
取 1.4.1 标准储备溶液，分别精密量取适量，分 别置 6 个 10mL 棕色量瓶中，制备每 1.0mL 溶液中 含有 4 种待 测 金 属 元 素 依 次 为 0.02、0.05、0.2、0.4、 0.6、1.0、4.0μg·L-1 的标准曲线溶液，加 HNO3（5.0%） 稀释至刻度，摇匀；再按 1.3 仪器条件设置仪器，分 别将上述标准曲线溶液注入仪器，以横坐标为重金 属浓度（X）、纵坐标为响应值（Y）进行线性回归，计 算曲线方程，在以 3 倍信号值和噪音值比值作为检 测限；结果 5 种待测重金属线性关系良好，相关系数 均大于 0.995，检测限在 0.005~0.012μg·L-1 之间。结 果见表 3。

2.4方法回收率试验
随机取地表水（湖泊、溪流）样品 1000mL，共取 6 份，分别精密加入 1.4.1 标准储备溶液适量，后续 按 1.4.2 样品溶液方法进行前处理，制备含钡、钴、 铝、镍、钼分别为 0.02 和 1.0μg·L-1 的加标溶液；再 按 1.3 仪器条件设置仪器，分别将上述加标溶液注 入仪器，以样品检测值和加入量计算回收率；结果 5 种 待 测 金 属 2 水 平 加 标 回 收 率 在 86.3% ~93.5% 之 间，符合要求。结果见表 4。

2.5 方法重复性实验
随机取地表水（湖泊、溪流）样品 1000mL，精密 加入 1.4.1 标准储备溶液适量，后续按 1.4.2 样品溶 液方法进行前处理，制备含钡、钴、铝、镍、钼分别为0.05μg·L-1   的加标溶液，同法平行制备  6  份；再按1.3 仪器条件设置仪器，分别将上述溶液注入仪器， 计算方法重复性 RSD。结果，钡、钴、铝、镍、钼重复性 RSD 分别为 3.17% 、2.58%、3.44%、2.93%和 3.01% ， 表明方法重复性良好。
2.6 方法实例
随机取地表水样品  1000  mL（湖泊、溪流、农田灌溉），分别按 1.4.2 样品溶液方法进行前处理，每个 样品平行制备 2 份样品溶液，再按 1.3 仪器条件设 置仪器，分别将上述溶液注入仪器，计算地表水样品 中钡、钴、铝、镍、钼的含量。在湖泊水和农田灌溉水 中检出微量铝残留，结果见表 5。

3        结论
实验开发建立采用浓缩法将地表水样品进行浓 缩处理，电感耦合等离子体发射光谱法同时测定钡、 钴、铝、镍、钼重金属残留的分析方法，对待测元素谱 线和仪器发射功率进行了优化，考察了方法的线性 等，经实验证实此方法具有简单、快速等优点，可以 用于地表水中重金属残留的检测。