ICP-MS 和石墨炉原子吸收法测定水中铅含量的比较

汪春英 唐琼(.广西壮族自治区建筑工程质量检测中心，广西 南宁 530005；

2.南宁市疾病预防控制中心，广西 南宁 530023)

0 引言

铅是一种具有强神经毒性的重金属元素，铅污染严重危害着人类的健康，其可以通过呼吸道和消化系统进入人体，致神经系统损害和红蛋白合成障碍。我国《生活饮用水卫生标准 GB/T 5750—2006》规定生活用水中铅含量不能超过0.01mg/L，其在生活饮用水卫生标准中是重要的有毒有害的重金属监测指标之一，因此准确测定水中铅含量，对发现和控制污染源以及预防铅污染给人类造成的危害，都具有重要的意义。测定水质中铅的方法有双硫腙分光光度法[1]、火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法[2]、氢化物原子荧光光谱法[3,4]，电感耦合等离子体质谱法[5]，由于水中铅含量非常低，双硫腙分光光度法和火焰原子吸收法的最低检测浓度不能满足检测要求，需要对样品进行预分离富集。根据日常工作大批量的进行样品分析，在众多方法中选择了电感耦合等离子体质谱法和原子吸收光谱法进行比较。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱仪(iCAP Q，赛默飞世尔科技有限公司，德国)，标准的PFA 同心雾化器，标准的镍采样锥和截取锥，原子吸收光谱仪AA3500(赛默飞世尔仪器有限公司，德国)：Pb 空心阴极灯(赛默飞世尔仪器有限公司)：艾柯超纯水机(中国/成都康宁实验专用纯水设备厂)：

铅标准储备液：1000μg/mL(GSB04-1742-2004 国家有色金属及电子材料分析测试中心国标(北京)检验认证有限公司)；铅标准使用液：1.0μg/mL 由标准储备液用1%硝酸逐级稀释配制；硝酸(浓度68%～70%，赛默飞世尔科技有限公司)；水质铅质控溶液：GSB07-1183-2000(环境保护部标准样品研究所)；磷酸二氢铵(2%)溶液：称取2g 磷酸二氢铵(优级纯)，加水溶解并定容至100mL。

质谱调谐液(1.0μg/L)：Ba，Bi，Ce，Co，In，Li，U in2%硝酸+0.5%盐酸(赛默飞世尔科技有限公司)。内标元素储备液(10μg/mL)：铋，锗，钪，铟，铽，铑，钇(国家有色金属及电子材料分析测试中心)，使用时将其配制至20μg/L。样品来源：矿泉水考核样来自广西质检院质量鉴定培训中心(编号037)。

标准曲线配制：取1.0μg/mL 铅的标准使用液用1%硝酸配 制浓度为0.0，1.0μg/L，3.0μg/L，5.0μg/L，10μg/L，30μg/L，50μg/L 的标准系列，待石墨炉原子吸收上机测试。另取标准使用液用1%硝酸配制浓度为0.0，0.1μg/L，0.5μg/L，1.0μg/L，5.0μg/L，10μg/L，30μg/L，50μg/L，100μg/L，200μg/L 的标准系列，待电感耦合等离子体质谱仪上机测试。

1.2 仪器工作参数

石墨炉原子吸收光谱仪元素Pb 波长：283.3nm，通带：0.5nm，灯电流：75%，背景校正：赛曼扣背景，经原子化灰化温度最佳化，选用灰化温度800℃，原子化温度1200℃，在线加入2%磷酸二氢铵溶液作为铅的基体改进剂，具体参数见表1。经自动调谐，质量校正和检测器交叉校正后将电感耦合等离子体质谱法的工作参数调节至最佳状态，正向功率：1550W；冷却气流量：14L/min；辅助气流量：0.8L/min；雾化器流量：1.073L/min，详见表2。在仪器优化条件下，标准曲线和处理样品后同时上机测试。

表1 石墨炉程序

表2 ICP-MS工作参数

1.3 样品处理方法

样品为澄清透明的水质，不需要消化，两种方法均以加1%硝酸酸化后直接上机测试。同时做空白和加标回收试验。

1.4 方法原理

《水质65 中元素的测定电感耦合等离子体质谱法》水样经预处理后，采用电感耦合等离子体质谱进行检测，根据元素的质谱图或特征离子进行定性，内标法定量。样品由载气带入雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体的轴向通道，在高温和惰性气体中被充分蒸发、解离，原子化和电离，转化成的带电荷的正离子经离子采集系统进入质谱仪，质谱仪根据离子的质荷比即元素的质量数进行分离并定性、定量的分析。在一定浓度范围内，元素质量数处所对应的信号响应值与其浓度成正比。

《生活饮用水标准检验方法金属指标》水样经适当处理后，注入石墨炉原子化器，所含的金属离子在石墨管内经原子化高温蒸发解离为原子蒸气，待测元素的基态原子吸收来自同种元素空心阴极灯发出的共振线，其吸收强度在一定范围内与金属浓度成正比。

2 结果与讨论

2.1 两种方法的线性范围和标准方程的比较

用石墨炉原子吸收法和电感耦合等离子体质谱法法测定铅的线性范围、回归方程和检出限，同时对空白溶液进行11 次测定，根据检出限DL=3S/R(R 为标准曲线斜率，S 为11 次空白标准偏差)，计算两种方法的检出限。实验结果表明石墨炉原子吸收法在0～50μg/L 浓度范围内线性良好，而电感耦合等离子体质谱法法在0～200μg/L 浓度范围线性良好，检测结果见表3。

图1 ICPMS法207Pb标准曲线图

图2 GFAAS法铅的标准曲线图

2.2 两种检测方法测定结果比较

电感耦合等离子体质谱法分析中的干扰主要来自氧化物和多原子离子，测量对象应尽可能选择不受干扰且丰度较高的同位素。本研究采用碰撞池技术和在线内标很好的消除了干扰，同时通过对水质铅质控溶液GSB07-1183-2000 的测定，选择207Pb 为研究对象。将水质铅质控样和样品(编号032)用石墨炉原子吸收法和电感耦合等离子体质谱法同时进行测定，两种方法测定结果差异无统计学意义(P ＞0.05)，在优化条件下对质控液和样品液进行连续3 次测试，相对偏差在0.12%～1.89%之间，说明两种方法重现性良好。结果见表4。

表3 方法的线性范围、曲线方程及检出限

用两种方法对样品进行加标回收试验，具体做法在10mL矿泉水中分别加入高、中、低三个浓度水平的铅标准，石墨炉原子吸收法加标回收率为94.8%～100.4%，电感耦合等离子体质谱法加标回收率为99.3%～105.1%，两种检测方法的加标回收率相近，结果见表5。

表4 两种方法测定铅的含量

表5 加标回收实验测定结果

2.3 加标回收实验

3 结语

本文通过电感耦合等离子体质谱法和石墨炉原子吸收光谱法分别对水质中的铅含量进行测试比较，发现电感耦合等离子体质谱法干扰少、灵敏度高，检出限低，线性范围更宽，样品前处理也比原子吸收法简单便捷，上机测试耗时短，并且具有同时测定多个元素的优势，对于日常大批量分析样品非常有用，但是因为其价格昂贵，成本较高，未能普及。