環境樣品中多種微量元素的檢測

圖1.  穩定性測試圖。

使用PerkinElmer公司生產的Optima 7000DV 電感耦合等離子發射光譜儀，可快速檢測環境樣品中常見的水（地表水，地下水，自來水）以及污水，廢水，底泥，土壤中的微量元素，尤其是含量較低的Pb、As、P、Cr、Cd、Se、Tl、Cu、Zn、Ni、Fe、Mn等元素，實驗表明，本法靈敏度高，檢出限低，分析快速準確。

隨著社會的發展，國家對環保工作更加重視，各行各業對環保分析提出了更高的要求，對樣品相應的標準及分析方法做出了詳細的規定，《 水和廢水監測分析方法》 （第四版），《地表水和污水監測技術規范》，《土壤環境監測技術規范》中規定的測定金屬元素及其化合物的標準方法有分光光度法、火焰原子吸收法、石墨爐原子吸收法等。其中分光光度法分析流程長，應用試劑多，操作繁瑣；火焰原子吸收法線性范圍窄，檢出限高；石墨爐原子吸收法存在分析速度慢等缺點。這些規定方法中雖然也有提及用電感耦合等離子發射光譜儀進行檢測，但是對于微量元素的分析，通常電感耦合等離子儀的靈敏度不夠高，檢出限達不到分析的要求，因此僅被作為第二、第三方法。

圖2.  檢出限對照圖。

Optima7000DV電感耦合等離子發射光譜儀本身具有雙向觀測模式，即擁有傳統的垂直方向的檢測，以進行常規含量的檢測，同時擁有更高靈敏度的水平方向觀測，1ppm濃度的Mn靈敏度高達850萬cps以上。解決了低含量甚至微含量的檢測難題。可以在一次進樣中完成高低含量的同時檢測，線形范圍寬。同時儀器所謂的“即開即用”功能，避免了傳統ICP在點火工作前漫長的預熱時間。此儀器越來越多地被應用于環保、制藥、冶金、地礦、食品等行業的微量元素的檢測。

實驗部分

儀器與試劑

Optima 7000DV電感耦合等離子體發射光譜儀；中階梯光柵+棱鏡二維光譜色散系統，背投CCD檢測器，具有水平和垂直兩種觀測方式；動態波長校正；使用Mira Mist同心霧化器和Baffled Glass Cyclonic旋流霧室。工作條件見表1。所有玻璃器皿均用硝酸溶液（1+1）浸泡24h后，用重蒸水沖洗，干燥備用。

所有試劑為優級純，所用水均為Millipore超純水，濃硝酸（HNO3），濃鹽酸（HCl），濃氫氟酸（HF），濃高氯酸（HClO4），雙氧水（H2O2），標準貯備溶液 1000mg/L 國家標準試樣中心購買，使用前稀釋，氬氣：鋼瓶氣，純度99.999%。

樣品制備

首先，根據國家標準《地表水和污水監測技術規范》以及《土壤環境監測技術規范》相關要求采樣，然后進行樣品前處理。

地表水，地下水，自來水：將所取水樣過0.45um膜之后收集待測。

污水，廢水：取廢水樣50~100 ml于250 ml 燒杯中，加3 ml濃HNO3，加熱消解 8~10 min，冷卻后用定量濾紙過濾除去沉淀物，濾液收集于100 ml容量瓶中，濾紙及懸浮物用 1% HNO3洗滌3~5次，用水定容，搖勻備用；并按上述手續操作，制備試劑空白溶液。

底泥和土壤：取0.25 g左右樣品置于消解罐中，用幾滴水潤濕后，加入2ml濃HF，8 ml王水，1ml雙氧水，放置5~10min后，蓋上消解罐蓋，放入微波消解儀中按照設定程序消解。消解結束后冷卻，取出，加入2ml飽和硼酸絡合氟離子。并將其定容50 ml，用水定容，搖勻備用；并按上述手續操作，制備試劑空白溶液。

實驗結果與討論

譜線及其方法檢出限

Optima 7000 DV儀器軟件譜庫包含了待測元素5萬多條譜線，根據其譜線庫可以查看譜線的靈敏程度，以及BEC（背景等效濃度）的大小，還可以了解到譜線可能受到的干擾情況。

從中選擇合適的譜線作為待測譜線，并選擇適當的背景校正點去除試樣中的其他干擾。相關信息列舉在表2之中。

樣品檢測結果

樣品1為北京市某城區自來水樣，樣品2為某一生活污水樣，樣品3為北京某一工廠廢水樣，樣品4為北京市某公園湖水底泥樣，樣品5為標準土壤樣（GSS－4），見表3。

儀器穩定性測試

從數據可見儀器具有很好的穩定性，見表4和圖1。

結果加標回收

為了驗證分析結果的，通過樣品加標回收以及標準土壤分析對此方法進行驗證，從表5中的數據可以看出，水樣加標回收率在95%~108%之間，土壤樣品結果與標準接近，可見分析結果可信。

結論

本案通過使用具有高靈敏度的Perkinelmer 公司Optima 7000DV電感耦合等離子發射光譜，針對環境水樣，土壤樣品等中的微量元素進行分析。具有較低的檢出限，能達到石墨爐的部分檢出水平，能在今后的工作中一次分析中完成高中低微量元素的測定，從而提高了樣品的產出率。