电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）与石墨炉原子吸收光谱法测定饮用水中重金属元素的比较

杨静

（德国耶拿分析仪器股份公司，北京100027）

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）与石墨炉原子吸收光谱法测定饮用水中重金属元素的比较

杨静

（德国耶拿分析仪器股份公司，北京100027）

通过对比电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）与石墨炉原子吸收光谱法（GF-AAS）测定水中重金属的检出限、精密度、加标回收率等实验，验证两种方法的准确性，从而为饮用水中重金属的测定提供可靠的方法。结果表明，石墨炉原子吸收光谱法测定饮用水中砷、镉、铬、铅、汞、硒的检出限均低于ICP-OES法，但ICP-OES法测定线性范围宽，重复性和加标回收率均优于石墨炉原子吸收光谱法，分析速度快，操作便捷，结果满意，是目前饮用水中重金属测定非常可靠的方法。

饮用水；重金属；电感耦合等离子体原子发射光谱法；石墨炉原子吸收光谱法

0 前言

水是人类生命活动不可缺少的基础物质，生活饮用水直接关系到人民群众的身体健康，世界卫生组织调查表明：在发展中国家，各类疾病中有8%是因为饮用了不安全、不卫生的水而引起和传播的［1］，而重金属污染是水污染中危害最大的问题之一。“GB 5749—2006生活饮用水卫生标准”［2］规定了生活饮用水常规指标及限值，确定了砷、镉、铬、铅、汞、硒是饮用水中的常规毒理指标，以及“GB/T 5750—2006”规定了生活饮用水标准检验方法［3］。电感耦合等离子体原子发射光谱法是20世纪80年代以来发展最快的无机痕量元素分析技术，在水质分析、食品分析等方面应用十分广泛［4］；石墨炉原子吸收光谱法采用电流加热石墨材料制成的石墨管原子化器，提高原子化效率，使分析灵敏度显著提高，是痕量重金属元素分析的常用方法，技术相对成熟、应用十分广泛。对比测定水中重金属含量的电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）［5］与石墨炉原子吸收光谱法（GF-AAS），为饮用水中重金属的测定提供可靠的方法，不断提高生活饮用水质量检验与安全控制技术。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

PQ 9000电感耦合等离子体原子发射光谱仪（德国耶拿公司）；Zeenit 700P原子吸收分光光度计（德国耶拿公司）；砷、镉、铬、铅、汞、硒空心阴极灯。

砷、镉、铬、铅、汞、硒标准储备溶液（1 000μg/L，国家标准物质研究中心）；磷酸二氢铵（优级纯）；硝酸钯（优级纯）；盐酸羟胺（优级纯）；硝酸（优级纯）。

1.2 实验方法

1.2.1 石墨炉原子吸收光谱法

标准溶液制备：用硝酸（0.5%）溶液将砷、镉、铬、铅、硒（1 000μg/L）标准储备溶液分别稀释成20、1.00、10、20、15μg/L的标准溶液；用硫酸（4%）和高锰酸钾（10g/L）混合溶液将汞（1 000μg/L）标准储备溶液稀释成16μg/L的标准溶液，上机前取5mL标准溶液，滴加盐酸羟胺（50g/L）溶液至紫红色消失，用水稀释至10mL，即得到8μg/L的工作溶液［6］。配置磷酸二氢铵（0.2%）和硝酸钯（0.02%）混合溶液作为基体改进剂，石墨炉原子吸收自动进样器自动绘制校准曲线，标准曲线浓度见表1。

表1 石墨炉原子吸收光谱法中砷、镉、铬、铅、汞、硒标准曲线溶液浓度Table 1 Concentrations of standard curve for As，Cd，Cr，Pb，Hg and Se by GF-AAS /（μg·L-1）

石墨炉标准曲线以及样品测定进样量均为20μL，基体改进剂进样量5μL，自动进样器完成进样。

石墨炉原子吸收光谱法测定的工作条件及相关参数、石墨炉的升温程序分别见表2、表3。

表2 石墨炉原子吸收光谱法测定工作的条件及相关参数Table 2 Operating parameters of GF-AAS

表3 石墨炉的升温程序Table 3 Temperature process of GF-AAS /℃

1.2.2 ICP-OES测定法

标准溶液制备：将1 000μg/mL砷、镉、铬、铅、汞、硒标准储备溶液分别用硝酸（5%）稀释，标准曲线浓度见表4。

表4 ICP-OES法测定砷、镉、铬、铅、汞、硒标准曲线溶液浓度Table 4 Concentrations of standard curve for As，Cd，Cr，Pb，Hg and Se by ICP-OES /（μg·L-1）

ICP-OES测定工作条件及相关参数见表5。

1.2.3 样品制备

在用石墨炉原子吸收光谱法分析样品时，测定砷、镉、铬、铅、硒元素，量取50mL生活饮用水，分别加入0.5mL硝酸，定容至100mL容量瓶中，摇匀，待测；测定汞元素时，量取50mL生活饮用水，用硫酸（4%）和高锰酸钾（10g/L）混合溶液定容至100mL容量瓶，上机前取5mL标准溶液，滴加盐酸羟胺（50g/L）溶液至紫红色消失，用水稀释至10mL，待测。加标样品即量取50mL生活饮用水，分别加入5mL砷、镉、铬、铅、硒标准溶液（100μg/L），再分别加入0.5mL硝酸，加标浓度为5μg/L，待测；汞样品加标即量取50mL生活饮用水，加入10mL汞标准溶液（100μg/L），用硫酸（4%）和高锰酸钾（10g/L）混合溶液定容至100mL容量瓶，上机前取5mL标准溶液，滴加盐酸羟胺溶液（50g/L）至紫红色消失，用水稀释至10mL，待测。

在用ICP-OES法分析样品时，量取50mL生活饮用水，分别加入5mL硝酸，定容至100mL容量瓶中，摇匀，待测。做加标回收实验时即量取50mL生活饮用水，分别加入5mL砷、镉、铬、铅、汞、硒标准溶液（100μg/L），再分别加入5mL硝酸，加标浓度为5μg/L，摇匀，待测。

重复性、加标回收实验：将饮用水样品按以上的方法处理，平行测定三份，做完重复性实验后，按照同样的方法测定加标样品。

通过比较与分析石墨炉原子吸收光谱法和ICPOES法的测定结果，确定最佳水样的测定方法。

表5 ICP-OES法测定工作条件及相关参数Table 5 Operating parameters of ICP-OES

2 结果与讨论

2.1 石墨炉原子吸收光谱法的标准工作曲线、线性范围和检出限

石墨炉原子吸收光谱法测定结果均满足“生活饮用水标准检验方法”的要求，由表6可以看出，石墨炉原子吸收光谱法的标准工作曲线相关系数r均在0.997以上，标准曲线浓度线性范围0.25～20μg/L，检出限在0.01～0.83μg/L，检出限低，测定结果满意。

表6 石墨炉原子吸收光谱法检测重金属的回归方程、线性范围、检出限Table 6 Regression equations，linear range and detection limits by GF-AAS

2.2 石墨炉原子吸收光谱法精密度和加标回收实验

石墨炉原子吸收光谱法精密度和加标回收结果比较满意，由表7可以看出，石墨炉原子吸收光谱法的相对标准偏差在0.86%～4.8%，加标回收率在92.8%～106.0%。

表7 石墨炉原子吸收光谱法精密度和加标回收率Table 7 Precisions and recoveries by GF-AAS /（μg·L-1）

2.3 ICP-OES法的标准工作曲线、线性范围和检出限

ICP-OES法测定结果均满足“生活饮用水标准检验方法”要求，由表8可以看出，ICP-OES法的标准工作曲线相关系数r均在0.999以上，标准曲线浓度线性范围在5～1 000μg/L，检出限在0.04～3.20μg/L，线性范围较宽，检出限比石墨炉原子吸收光谱法略高，测定结果满意。

表8 ICP-OES法检测重金属的回归方程、线性范围、检出限Table 8 Regression equations，linear range and detection limits by ICP-OES

2.4 ICP-OES法的精密度和加标回收实验

ICP-OES法精密度和加标回收结果比较满意，由表9可以看出，ICP-OES法的相对标准偏差在0.74～2.2%，加标回收率在95.8%～98.0%。

表9 ICP-OES法检测重金属加标回收率Table 9 Precisions and recoveries by ICP-OES/（μg·L-1）

2.5 样品测定结果

石墨炉原子吸收光谱法与ICP-OES法测定饮用水样品中砷、镉、铬、铅、汞、硒元素浓度吻合，相对偏差在2.4%～5.2%，满足不同方法测量相对偏差的要求。石墨炉原子吸收光谱法测定线性范围浓度低，线性范围窄，最高点浓度为最低点浓度4倍，高浓度样品需要稀释到校正曲线范围内才能准确测定，但6种元素检出限均低于ICP-OES法，适宜于痕量重金属的检测要求，相对标准偏差在0.86%～4.8%，加标回收率在92.8%～106.0%，基本符合准确度要求；ICPOES法测定线性范围浓度略高，线性范围宽，最高点浓度为最低点浓度100倍，基本满足饮用水含量测量，检出限略高，但是相对标准偏差在0.74%～2.2%，加标回收率在95.8%～98.0%，稳定性和重复性比原子吸收光谱法理想，结果见表7和表9。

3 结论

重金属的分析检测是水体重金属污染监督和治理的前提和依据，饮用水中有微量、痕量重金属即可产生毒性效应，一般重金属产生毒性的浓度范围大约在0.001～1mg/L，毒性较强的如汞、砷、镉、铅等产生毒性的浓度范围在0.000 1～0.01mg/L，因此必须严格控制饮用水中重金属含量，ICP-OES法以及石墨炉原子吸收光谱法测定均满足“生活饮用水卫生标准”砷、镉、铬、铅、汞、硒对限量的要求，结果满意。

通过对比测定水中重金属含量的电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-OES）与石墨炉原子吸收光谱法（AAS）可知：石墨炉原子吸收光谱法测定饮用水中6种元素检出限均低于ICP-OES法，但ICPOES法测定线性范围宽，精密度和加标回收率优于石墨炉原子吸收光谱法，而且样品处理、测试过程简单，一次进样同时得到多种所需元素的结果，速度快，操作便捷，结果满意，是饮用水中重金属测定非常可靠的方法。

［1］徐继刚，王雷，肖海洋，等 .我国水环境重金属污染现状及检测技术进展［J］.环境科学导刊（Environmental ScienceSurvey），2010，29（5）：104-108.

［2］国家标准化管理委员会.GB 5749—2006生活饮用水卫生标准［S］.北京：中国标准出版社，2007.

［3］国家标准化管理委员会.GBT 5750—2006生活饮用水标准检验方法金属指标［S］.北京：中国标准出版社，2007.

［4］阮桂色.电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）技术的应用进展［J］.中国无机分析化学（ChineseJournal ofInorganicAnalyticalChemistry），2011，1（4）：15-18.

［5］杨华，张永刚.电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICPOES）测定水系沉积物中6种重金属元素［J］.中国无机分析化学（ChineseJournalofInorganicAnalytical Chemistry），2014，4（1）：22-24.

［6］周秦，黄剑林.ICP-MS法与石墨炉原子吸收法测定水中重金属含量的比较［J］.江苏农业科学（JiangsuAgriculturalSciences），2013，41（6）：283-285.

Comparison of Determination Methods for Heavy Metal Elements in the Drinking Water by ICP-OES and GF-AAS

YANG Jing
（AnalytikJenaAG，Beijing100027，China）

In order to verify the accuracies of two methods and provide a reliable method for the determination of heavy metals in drinking water，detection limits，respectabilities and recoveries of inductively coupled plasma optical emission spectrometer（ICP-OES）and graphite furnace atomic absorption spectrometery（GF-AAS）were studied.The results showed that the detection limits for As，Cd，Cr，Pb，Hg and Se by GF-AAS are lower than those obtained by ICP-OES，however，linear range，repeatabilities and recoveries of ICP-OES have been proved to be superior to those of GF-AAS.Thus，the latter is characterized by rapid analytical speed，easy operation with satisfactory results，and is the most reliable method to determine heavy metals in drinking water.

drinking water；heavy metal elements；ICP-OES；GF-AAS

O657.31；TH744.11

A

2095-1035（2015）04-0016-04

2015-07-19

2015-09-22

杨静，女，工程师，主要从事分析仪器研究工作。E-mail：j.yang＠analytik-jena.com.cn

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.04.005