２０１７年第１期 分析仪器 ３７ 电感耦合等离子体原子发射光谱法 测定海水中的２ １种元素 韦 业 （北海市环境监测中心站，北海５３６０００） 摘要：在海水中２１种元素测定中，传统分析方法操作过程繁琐、分析周期长、劳动强度大，分析结果受分析 人员及各种试剂因素影响较大。本实验建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法（ＩＣＰ－ＯＥＳ）测定海水中Ａｌ、Ａｓ、 Ａｇ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｖ、Ｚｎ共２１种元素含量的方法。实验表明，方法线 性范围广，标准曲线相关系数达０．９９９０以上。该法具有前处理简单、分析效率高、准确性高、稳定性好等优点，可 以为海水ＩＣＰ分析方法提供参考依据 关键词：电感耦合等离子体原子发射光谱法 海水 多种元素 ＤＯＩ：ｉ０．３９３６／ｉ．ｉｓｓｎ．１００１—２３２ｘ．２０１７．Ｏ１．００８ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ２１ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｓｅａｗａｔｅｒ ｂｙ ＩＣＰ－ＯＥＳ．Ｗｅｉ Ｙｅ（Ｂｅｉｈａｉ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｃｅｎ－ ｔｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｈａｉ ５３６０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｒｖｅ ａｒｅ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ０．９９９．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｉｍｐｌｅ，ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ａｃｃｕｒａｔｅ，ｓｔｅａｄｙ，ａｎｄ ｈａｓ ｗｉｄｅ ｌｉｎｅａｒ ｒａｎｇｅ，ｌｏｗ ｇａｓ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，．Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｅａｗａｔｅｒ ＩＣＰ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄ：ＩＣＰ—ＯＥＳ；ｓｅａｗａｔｅｒ；ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ 海水水质是备受人们关注的问题，我国现行的 《海水水质标准》涉及１０个重金属指标。随着工业 发展，环境污染日益严重，海水遭受污染已不可避 会导致喷孔堵塞，一般的等离子体发射光谱仪无法 直接分析，是使用该方法分析海水的障碍之一。研 究一种适合于直接分析海水重金属的等离子体发 射光谱法具有十分重要的意义。Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ公 免。虽然国家海水质量涉及金属指标仅为１Ｏ项，但 是不代表其他污染指标就不存在或者不重要，比如 司生产的电感耦合等离子体发射光谱仪具有耐氢 氟酸、耐高盐的特点，可以同时测定几十种金属 元素。 铁、锰、钴、钒等，在国家《地下水环境质量标准》都 有相应的标准。目前分析海水重金属元素的国家 分析方法，一般为有机溶剂萃取后用原子吸收分光 光度法进行测定［１］，不仅操作过程麻烦、分析效率 低，且所使用的有机溶剂对人体有害。原子发射光 谱是光谱分析法中发展比较早的一种方法，经过 １００多年的发展，光谱分析技术日益成熟。近年来 １ 实验部分 １．１ 仪器 电感耦合等离子体发射光谱仪（ＰＥ，ｏｐｔｉｍａ ８ＯＯＯ）配高盐进样系统。 １．２实验材料及试剂 随着ＣＣＤ检测器件的适用，等离子体发射光谱同时 分析多种元素的能力大大提高，在各个领用都得到 等离子发射光谱分析混合离子标准物质５０ｍＬ １支（批号２０１４０６浓度１００ｍｇ／Ｌ，元素为Ａ１、Ａｓ、 Ａｇ Ｂａ Ｂｉ Ｃａ Ｃｄ Ｃｒ、Ｃｏ Ｃｕ Ｆｅ Ｋ、Ｌｉ、Ｍｇ Ｍｎ 了应用。等离子体发射光谱法具有效率高、准确性 高、干扰少的优点，因此该法在分析各种元素上有 着广阔的应用前景。但是海水因其高盐分的存在， Ｎａ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｖ、Ｚｎ，上海市计量测试技术研究 作者简介：韦业，男，１９８１年生，硕士研究生学历，工程师，主要从事环境监测工作。 ３８ 分析仪器 ２０１７年第１期 院）；硝酸（优级纯，北京化工厂，批号２０１３０９０５）；氯 吹扫气流：正常；读数时间（ｓ）：自动；延迟时间 （ｓ）：２０；重复次数：１次。 取样器 化钠（分析纯，国药集团化学试剂有限公司，批号 Ｆ２００９０２０９）；海水水样２份（采自北海市近岸海 域）。 １．３配置人工海水基体 等离子体气流量（Ｌ／ｒａｉｎ）：１２；辅助气流量 （Ｌ／ｍｉｎ）：０．２；功率（ｗ）：１３００；观测距离（ｒａｍ）：１５．０。 建好方法文件后，即可进行样品分析。 在１Ｌ超纯水中加入氯化钠３３ｇ，溶解摇匀。 １．４配置标准曲线溶液 将等离子发射光谱分析混合离子标准物质分 别配置成０．００、０．０５０、０．５００ １．００、２．Ｏ０和５．００ ２结果与讨论 ２．１ 元素分析波长的选择及工作曲线的绘制 ｍｇ／Ｌ，用人工海水基体溶液定容，做成系列标准溶 液，待分析。 １．５水样预处理 电感耦合等离子体原子发射光谱法对每种元 素的分析都有可以选择多条特征谱线同时测定，在 软件中建立方法时只要输入元素化学符号，系统自 将水样用０．４５“ｍ的水系滤膜过滤，待分析。 １．６仪器工作条件设置 动推荐该元素的分析谱线，在仪器条件设置中选 择。进样完成后仪器自动将谱线强度测定值，减去 试剂空白，得出分析物质的标准曲线，计算相关系 数，结果见表１。 打开载气，进入操作软件新建方法文件，仪器 条件如下： 光谱仪 表１各元素分析谱线波长和工作曲线 ２０１７年第１期 分析仪器 ３９ 从表１中可以看出，被分析的２１种元素标准曲 线相关系数都为０．９９９以上，满足实验要求。 ２．２样品测定 上机分析，测定高浓度元素；另一份样品，对高浓度 元素，设置仪器禁止采样后，直接进样分析低浓度 元素。任选一份海水做平行样同时分析，作为质控 在同等实验条件下，绘制完标准曲线后，将过 手段，分析结果见表２。 滤后的海水样品一份为二，将一份样品稀释１０倍后 表２海水中２１种元素的实际含量 ｍｇ／Ｌ 注：表２中ＮＤ表示未检出 从表２中可以看出，海水中各种元素浓度相差 差的３．１４３倍计算检出５艮［引，经计算２１种元素的方 高达２４万倍左右，含量比较高的元素有镁、钾、钙。 法检出限为０．００３ｍｇ／Ｌ～０．００９ｍｇ／Ｌ，满足实验 稀释１Ｏ倍后的海水与原水样直接分析出的低浓度 要求。 元素水平基本相当，未检出的元素稀释水样与原水 ２．４讨论 样没有区别，所有元素分析平行性均较好。 关于进样问题。海水中各种元素含量水平相差 ２．３最低检出限实验 极大，有些元素如镁、钾、钙元素高达上１０００×１０～， 以人工海水作空白，重复测定７次，以其标准偏 而有些元素含量又很低，低于检出限以下（１０ 级别 ４０ 分析仪器 ２０１７年第１期 以下），分析时如何两头兼顾？一是可以将标准曲 线最高点适当提高到几十个×１Ｏ～，二是将样品进 行适当倍数稀释后进行分析，确定出高浓度元素 后，在软件方法设置中对高浓度元素禁止采样，再 用原水样分析低浓度元素。可以做到高低浓度同 时兼顾。 关于元素分析的灵敏性问题。从表１数据可以 看出，被分析的２１种元素标准曲线的斜率均不相 同，甚至相差还很大，斜率最大者是斜率最小者的 ２２３１２倍。斜率越大表明该元素越灵敏。灵敏性顺 序为：Ｕ＞Ｓｒ＞Ａｇ＞Ｃａ＞Ｍｇ＞Ｂａ＞Ｋ＞Ｆｅ＞Ｃｒ＞ Ｃｄ＞Ｍｎ＞Ｃｏ＞Ｎｉ＞Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ｖ＞Ｐｂ＞Ｂｉ＞Ａｌ＞ Ａｓ￣Ｓｅ。总体上碱金属灵敏度最高，而非金属元素 Ａｓ、Ｓｅ灵敏度最差。因此用该法分析非金属元素有 待进一步研究。 关于线性范围问题。从实验看出，海水金属元 素含量较高，对这些高浓度元素必须稀释数十倍才 能控制在标准曲线最高点以内。ＩＣＰ—ＯＥＳ方法有 一个优点是值得肯定的，曲线的线性范围特别宽， 标准曲线最低点可以做到几个×１０＿。。，而最高点可 以做到上百个×１Ｏ～，线性仍非常好。这就既有利 于分析低浓度样品，也能分析高浓度样品，对特别 高浓度样品不需要稀释太多的倍数，大大降低了稀 释引起的误差。 ３ 结论 通过实验建立了ＩＣＰ－ＯＥＳ法测定海水中的多 种元素的方法，与传统分析方法相比，该法具有前 处理简单、分析效率高、准确性高、稳定性好、线性 范围宽、仪器耗气量低等优点，可以为海水ＩＣＰ分 析方法提供参考依据。 参考文献 ［１］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家 标准化管理委员会．《中华人民共和国国家标准海洋监 测规范第４部分：海水分析ＧＢ１７３７８．４－２００７》Ｉ－Ｍ］．北 京：中国标准出版社，２００８：１０—１１． ［２］国家环境保护总局水和废水监测分析方法编委会．《水 和废水监测分析方法》（４版）［Ｍ］．北京：中国环境科学 出版社，２００２：２８～２９． 收稿日期：２０１５—１１—２０
