饮用水中铜、砷、锑、铅、汞等二十多种金属元素检测方案(过程质谱)

天瑞仪器Skyray Instrument服务热线：800-9993-800 400-7102-888 高精度水质在线系统(POW-I) 测定生活饮用水中的铜、砷、锑、铅、汞等二十多种金属元素 随着我国社会经济的发展以及工业技术的不断革新，环境污染日益严重，尤其是水体重金属的污染问题，已经成为当下社会最受热议的话题之一。良好的水环境，不仅是人类生存的基本保障，也是社会持续发展的基础。天瑞仪器经过长期的研究及性能测试，面对环境保护监测推出了一款全新的水质在线监测系统(POW-I)。 POW-I 依托电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS 2000系列)，采用一体化、集成联动的运行方式，用现代信息技术进行数据采集、数据处理，具有自动取水、自动过滤、自动样品处理、自动数据采集、自动质量控制、自动数据传输等功能。全系统采用模块化设计，维护简单便捷，具有多元素同时监测、自动预警及数据异常处理、分析速度快、检出限低等特点。 本文参考环境保护部发布的《HJ 700-2014水质65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法》，采用 Rh、Re作内标，对某饮用水源地水样中的洞、砷、锑、铅、汞等二十多种金属元素进行监测，实妈结果表明该系统能够快速、准确的满足水质分析的要求。 1.系统简介 POW-I 是集自动监测和自动分析为一体的的数字化管理平台，是助力环境保护行业和半导体行业实现水质监管的重要工具。 图 1. POW-I 高精度水质在线系统 2.测试原理 POW-I 通过采水装置将水样送入前处理模块，经酸化或消解后在多通阀的作用下通过蠕动泵进入 ICP-MS 系统进行分析、检测，得到最终数据，经软件处理系统上传至客户端或云平台。 3.实验部分 3.1实验所用设备及试剂 高精度水质在线系统(POW-I，江苏天瑞仪器股份有限公司)； 实验所用超纯水(电阻率达18.25MQ.cm，默克密理博，德国)； 硝酸(质量比为65%， G.R，萨劳，西班牙)； 多元素标准溶液(10mg/L， Inorganic Ventures，美国)； Au 元素标准溶液(1000mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心)； 氩气(纯度99.999%， Air Products ，美国)； 环境多元素金属混标 (BYT400043/B2003238，100±10 ug/L及20.0±2 ug/L， 北京坛墨质检科技有限公司)； 环境标准物质水质硼(BY400156/B1905153，0.819±0.036 mg/L，北京坛墨质检科技有限公司)； 环境标准物质水质汞(BY400030/B191249，4.23±0.62 ug/L， 北京坛墨质检科技有限公司)。 3.2标液配制 配制不同浓度梯度Be、B、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg、TI、Pb 多元素混合标准溶液，于一系列500mL 的 PFA瓶中，同时分别加入 200pg/L金标准溶液，其目的是保证 Hg 的稳定性。同时用1%的硝酸进行定容，内标元素 Rh、Re以在线三通方式进行加入，母液浓度为82.2ug/L，折算成最终浓度为10.0ug/L，配制浓度如表1. 表1.各元素标准溶液浓度(ug/L) 元素 标液1 标液2 标液3 标液4 标液5 标液6 Be、Cd 1.0 2.0 5.0 10.0 20.0 50.0 B、AI、Ti、Zn、Ba 5.0 10.0 20.0 50.0 100 200 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、As、Se、Mo、Ag、Sb、TI、Pb 1.0 5.0 10.0 20.0 50.0 100 Hg 0.50 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 3.3在线仪器工作参数优化： 采用 10ug/L Li、Co、In、Ce、U进行自动调谐，所得在线仪器工作参数如表2。 表2.在线仪器工作参数 仪器参数 工作条件 仪器参数 工作条件 RF电源功率 1300W 等离子气 13L/min 辅助气流速 1.06 L/min 载气 1.2L/min 采样深度 16 扫描方式 跳峰 3.4实验数据 3.4.1方法检出限 待仪器热机完成后，标液及样品在蠕动泵的作用下，分别通过各自通自进入 ICP-MS分析仪，得到标准曲线。对样品空白进行重复测定11次，以3倍的标准偏差所对应的浓度，作为本方法中各元素的检出限，以10倍的标准偏差所对浓度，折算为本方法的测定下限，如表3所示。 表3.各元素的的出限(ug/L) 元素 检出限 元素 检出限 Be 0.01 B 0.30 Al 0.19 Ti 0.41 0.06 Cr 0.05 Mn 0.04 Fe 2.88 Co 0.01 Ni 0.06 Cu 0.08 Zn 0.32 As 0.10 Se 0.50 Mo 0.02 Ag 0.03 Cd 0.01 Sb 0.15 Ba 0.05 Hg 0.05 TI 0.01 Pb 0.02 ( 地址：江苏省昆山市玉山镇中华园西路1888号 ) 检出限测试完成后，对硼、铬、镍、锑等19种环境标准物质(质控样)重复测定6次，取其平均值作为在线仪器的测定值，同时计算其精密度(RSD)，如表4。 表4.质控样及精密度(n=6) 元素 质控样(ug/L) RSD (%) 元素 质控样(ug/L) RSD (%) 标准值 测定值 标准值 测定值 Be 20.0±2 20.0 3.40 B 819±36 824 1.05 V 20.0±2 19.6 1.58 Ti 20.0±2 21.8 2.77 Mn 100±10 98.1 1.92 Cr 20.0±2 20.7 0.96 Co 20.0±2 20.6 0.61 Fe 100±10 99.7 2.09 Cu 20.0±2 19.9 1.93 Ni 20.0±2 19.7 0.65 As 20.0±2 21.5 0.65 Se 20.0±2 21.4 2.67 Mo 20.0±2 20.1 3.47 Cd 20.0±2 19.0 1.07 Sb 20.0±2 20.4 1.02 Ba 20.0±2 20.7 1.55 Hg 4.23±0.62 4.56 1.47 TI 20.0±2 20.3 1.70 Pb 20.0±2 19.4 1.90 / / / / 3.4.3实际水样及加标测试 对实际水样进行重复测定6次，取其平均值作为为水样测定值，同时对水样进行加标平行测定，计算其加标回收率，如表5所示。 表5.水样测定值及加标回收率(n=6) 元素 本底值 (ug/L) 加标值(ug/L) 测定值(ug/L) 回收率(%) Be ND 1.0 1.04 104.0 B 9.13 50.0 64.23 110.2 ( 地址：江苏省昆山市玉山镇中华园西路1888号 传真：0 5 12-57017261 ) Al 36.32 50.0 96.68 120.7 Ti ND 50.0 50.62 101.2 V 0.23 5.0 4.77 90.8 Cr 0.20 10.0 10.21 100.1 Mn 2.31 10.0 11.72 94.1 Fe 431.10 100.0 537.80 106.7 Co 0.04 10.0 10.59 105.5 Ni 0.58 5.0 5.44 97.2 Cu 0.29 10.0 10.52 102.3 Zn ND 50.0 45.69 91.4 As ND 10.0 10.19 101.9 Se ND 10.0 10.30 103.0 Mo 0.74 5.0 5.59 97.0 Ag ND 5.0 4.77 95.4 Cd ND 5.0 4.65 93.0 Sb 0.47 1.0 1.44 97.0 Ba 10.79 50.0 60.17 98.8 Hg ND 0.20 0.24 120.0 TI ND 1.0 0.94 94.0 Pb ND 10.0 10.12 101.2 3.5结果与分析 由表3可知，方法检出限在0.01ug/L~2.88pg/L之间。按照本方法同时对环境标准物质的铜、砷、锑、铅、汞等19种元素进行监测，其结果与标准值完全吻合，详见表4。 随后利用 POW-I 对实际水样进行了监测，计算其待测水样的加标率为 90.8%~120.7%，精密度为0.65%~3.47%，详见表4、表5. 4.结论 本文参考《JJF 1565-2016》和《HJ 700-2014》标准，利用高精度水质在线系统(POW-I)，对某地生活饮用水中的铜、砷、锑、铅、汞等二十多种金属元素含量进行监测，采用 Rh、Re作为内标来校正仪器波动和基体影响，结果表明该方法检出限低，测试结果准确，加标回收率高，稳定性好，与传统的水质在线仪器相比，更加快速便捷、可多元素同时监测，大大地提高了水质监测的效率。由以上数据可知， POW-I完全可以满足在线水质中多元素快速定性定量分析的要求。 ( 5.参考文献 ) [1]环境保护部， HJ 700-2014水质65种元素的测定，电感耦合等离子体质谱法，中国环境科学出版社，2014。 [2]国家质量监督检验检疫总局， JJF 1565-2016重金属水质在线分析仪校验规范，中国质检出版社，2016。 ------天瑞仪器：一丝一毫彰显科技艺术- 江苏天瑞仪器股份有限公司是具有自主知识产权的高科技企业，注册资本 46176万。旗下拥有苏州天瑞环境科技有限公司、北京邦鑫伟业技术开发有限公司、深圳市天瑞仪器有限公司、上海贝西生物科技有限公司、天瑞环境科技(仙桃)有限公司、四川天瑞环境科技有限公司六家全资子公司和江苏国测检测技术有限公司、上海磐合科学仪器股份有限公司、沁水璟盛生活垃圾全资源化有限公司三家控股子公司。总部位于风景秀丽的江苏省昆山市阳澄湖畔。公司专业从事光谱、色谱、质谱等分析测试仪器及其软件的研发、生产和销售。 天瑞大厦实景图 地址：江苏省昆山市玉山镇中华园西路江苏天瑞仪器股份有限公司Jiangsu Skyray Instrument Co.，Ltd.传真：址： www.skyray-instrument.comE-mail ： sales@skyray-instrument.com 随着我国社会经济的发展以及工业技术的不断革新，环境污染日益严重，尤其是水体重金属的污染问题，已经成为当下社会最受热议的话题之一。良好的水环境，不仅是人类生存的基本保障，也是社会持续发展的基础。天瑞仪器经过长期的研究及性能测试，面对环境保护监测推出了一款全新的水质在线监测系统（POW-I）。POW-I依托电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS 2000系列），采用一体化、集成联动的运行方式，用现代信息技术进行数据采集、数据处理，具有自动取水、自动过滤、自动样品处理、自动数据采集、自动质量控制、自动数据传输等功能。全系统采用模块化设计，维护简单便捷，具有多元素同时监测、自动预警及数据异常处理、分析速度快、检出限低等特点。本文参考环境保护部发布的《 HJ 700-2014水质65种元素的测定 电感耦合等离子体质谱法》，采用Rh、Re作内标,对某饮用水源地水样中的铜、砷、锑、铅、汞等二十多种金属元素进行监测，实验结果表明该系统能够快速、准确的满足水质分析的要求。1. 系统简介POW-I是集自动监测和自动分析为一体的的数字化管理平台,是助力环境保护行业和半导体行业实现水质监管的重要工具。图1. POW-I 高精度水质重金属ICPMS在线监测系统2. 测试原理POW-I通过采水装置将水样送入前处理模块，经酸化或消解后在多通阀的作用下通过蠕动泵进入ICP-MS系统进行分析、检测，得到最终数据，经软件处理系统上传至客户端或云平台。3. 实验部分3.1 实验所用设备及试剂高精度水质在线系统（POW-I，江苏天瑞仪器股份有限公司）；实验所用超纯水（电阻率达18.25MΩ·cm，默克密理博，德国）；硝 酸（质量比为65%，G.R，萨劳，西班牙）；多元素标准溶液（10mg/L，Inorganic Ventures，美国）；Au元素标准溶液（1000mg/L，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；氩 气（纯度99.999%，Air Products，美国）；环境多元素金属混标（BYT400043/B2003238,100±10 µg/L及20.0±2 µg/L，北京坛墨质检科技有限公司）；环境标准物质水质硼（BY400156/B1905153,0.819±0.036 mg/L,北京坛墨质检科技有限公司)；环境标准物质水质汞（BY400030/B191249,4.23±0.62 µg/L，北京坛墨质检科技有限公司）。3.2 标液配制配制不同浓度梯度Be、B、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Hg、Tl、Pb多元素混合标准溶液，于一系列500mL的PFA瓶中，同时分别加入200μg/L金标准溶液，其目的是保证Hg的稳定性。同时用1%的硝酸进行定容，内标元素Rh、Re以在线三通方式进行加入，母液浓度为82.2μg/L，折算成最终浓度为10.0μg/L，配制浓度如表1。表1. 各元素标准溶液浓度（µg/L）元素标液1标液2标液3标液4标液5标液6Be、Cd1.02.05.010.020.050.0B、Al、Ti、Zn、Ba5.010.020.050.0100200V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、As、Se、Mo、Ag、Sb、Tl、Pb1.05.010.020.050.0100Hg0.501.02.03.04.05.03.3 在线仪器工作参数优化：采用10μg/L Li、Co、In、Ce、U 进行自动调谐，所得在线仪器工作参数如表2。 表2. 在线仪器工作参数仪器参数工作条件 仪器参数工作条件RF电源功率1300W等离子气13L/min辅助气流速  1.06 L/min载  气1.2L/min采样深度16扫描方式跳 峰                                              3.4 实验数据3.4.1 方法检出限待仪器热机完成后，标液及样品在蠕动泵的作用下，分别通过各自通道进入ICP-MS分析仪，得到标准曲线。对样品空白进行重复测定11次，以3倍的标准偏差所对应的浓度，作为本方法中各元素的检出限，以10倍的标准偏差所对浓度，折算为本方法的测定下限，如表3所示。 表3. 各元素的检出限（µg/L）元素检出限元素检出限Be0.01B0.30Al0.19Ti0.41V0.06Cr0.05Mn0.04Fe2.88Co0.01Ni0.06Cu0.08Zn0.32As0.10Se0.50Mo0.02Ag0.03Cd0.01Sb0.15Ba0.05Hg0.05Tl0.01Pb0.02        3.4.2 质控样测试检出限测试完成后，对硼、铬、镍、锑等19种环境标准物质（质控样）重复测定6次，取其平均值作为在线仪器的测定值，同时计算其精密度（RSD），如表4。表4. 质控样及精密度（n=6)元素质控样（µg/L）RSD(%)元素质控样（µg/L）RSD(%)标准值测定值标准值测定值Be20.0±220.03.40B819±368241.05V20.0±219.61.58Ti20.0±221.82.77Mn100±1098.11.92Cr20.0±220.70.96Co20.0±220.60.61Fe100±1099.72.09Cu20.0±219.91.93Ni20.0±219.70.65As20.0±221.50.65Se20.0±221.42.67Mo20.0±220.13.47Cd20.0±219.01.07Sb20.0±220.41.02Ba20.0±220.71.55Hg4.23±0.624.561.47Tl20.0±220.31.70Pb20.0±219.41.90////3.4.3 实际水样及加标测试对实际水样进行重复测定6次，取其平均值作为为水样测定值，同时对水样进行加标平行测定，计算其加标回收率，如表5所示。表5. 水样测定值及加标回收率（n=6)元素本底值（µg/L）加标值（µg/L）测定值（µg/L）回收率（%）BeND1.01.04104.0B9.1350.064.23110.2Al36.3250.096.68120.7TiND50.050.62101.2V0.235.04.7790.8Cr0.2010.010.21100.1Mn2.3110.011.7294.1Fe431.10100.0537.80106.7Co0.0410.010.59105.5Ni0.585.05.4497.2Cu0.2910.010.52102.3ZnND50.045.6991.4AsND10.010.19101.9SeND10.010.30103.0Mo0.745.05.5997.0AgND5.04.7795.4CdND5.04.6593.0Sb0.471.01.4497.0Ba10.7950.060.1798.8HgND0.200.24120.0TlND1.00.9494.0PbND10.010.12101.23.5 结果与分析由表3可知，方法检出限在0.01μg/L~2.88μg/L之间。按照本方法同时对环境标准物质的铜、砷、锑、铅、汞等19种元素进行监测，其结果与标准值完全吻合，详见表4。随后利用POW-I对实际水样进行了监测，计算其待测水样的加标率为90.8%~120.7%，精密度为0.65%~3.47%，详见表4、表5。4.结论本文参考《JJF 1565-2016》和 《HJ 700-2014》标准，利用高精度水质在线系统（POW-I），对某地生活饮用水中的铜、砷、锑、铅、汞等二十多种金属元素含量进行监测，采用Rh、Re作为内标来校正仪器波动和基体影响，结果表明该方法检出限低，测试结果准确，加标回收率高，稳定性好，与传统的水质在线仪器相比，更加快速便捷、可多元素同时监测，大大地提高了水质监测的效率。由以上数据可知，POW-I完全可以满足在线水质中多元素快速定性定量分析的要求。5.参考文献[1] 环境保护部，HJ 700-2014 水质65种元素的测定，电感耦合等离子体质谱法，中国环境科学出版社，2014。[2] 国家质量监督检验检疫总局，JJF 1565-2016 重金属水质在线分析仪校验规范，中国质检出版社，2016。