电感耦合等离子体质谱法（ ICP-MS）测定水中钒的研究

电感耦合等离子体质谱法（ ICP-MS）测定水中钒的研究

陈书武​

福州市长乐环境监测站

摘要：采用电感耦合等离子体质谱法测定地表水中钒，在0μg/L -100μg/L浓度范围内线性良好，相关系数高于0.9999。对三份不同浓度的钒元素水样进行测定，结果的相对标准偏差为1.2%-2.1%，空白水样的加标回收率为93.8%-95.2%。该方法对标准样品的测定结果在不确定度范围内。ICP-MS具有高灵敏度、高精度、低检出限等特点，能快速测定出地表水中的钒元素。

关键词：电感耦合等离子体质谱法 钒元素 水质

钒是我们人体中所必需的具有生物活性的微量元素之一。钒可以减少龋齿的发病率，对人体的造血功能有帮助作用，还有降低血压，增强心肌收缩力，减弱胆固醇的合成等作用。天然水中的钒含量较低，浓度约为1-10μg/L。基于地表水中钒元素的浓度范围为痕量水平，应用具有高灵敏度、高精度、低检出限等特点的ICP-MS测定地表水中的V元素是合适的。

一、实验部分

1.1ICP-MS基本原理

样品以水溶液的气溶胶形式引入氩气流，然后进入由射频能量激发的处于大气压下的氩等离子体中心区。等离子的高温使样品去溶、气化、解离、电离，然后离子进入真空系统。在真空系统中，正离子被筛选出并按质荷比分离。离子进入检测器后被转化为电脉冲、并计数。电子脉冲数与样品中目标离子的浓度成正比，通过标准曲线法，对未知样品进行定量分析。

1.2 试剂与材料

实验用水，电阻率≥18.2MΩ·CM；硝酸，ρ=1.42g/mL，优级纯；硝酸溶液，1+99；混合标准储备溶液（含10种元素，Mo、Co、Be、B、Sb、Ni、Ba、V、Ti、Tl）;质谱仪调谐溶液（含7种元素，Ba、Bi、Ce、Co、In、Li、U，浓度为1.00±0.05μg/L）；氩气，纯度大于99.999%；氦气，纯度大于99.999%。

1.3 仪器与设备：Thermo Fisher iCAP Qc电感耦合等离子体质谱仪及其相应设备，仪器扫描范围4.60-245.00amu，分辨率0.3-0.7amu；250mL聚四氟乙烯烧杯，50mL,100mL,1000mL聚乙烯容量瓶；实验室常用仪器器皿。

1.4 仪器条件设置：选用ked模式，氦气以5mL/min吹扫平衡碰撞反应池半小时。

二、结果与讨论

2.1校准曲线绘制

使用2%硝酸溶液配制校准曲线，浓度如下：0μg/L，2μg/L，10μg/L，20μg/L，50μg/L，100μg/L，连续5天绘制校准曲线，结果如下表:

2.2检出限的测定

根据HJ 700-2014给出的V的检出限为0.08μg/L，配制V浓度为0.16μg/L ~0.40μg/L的样品（估计方法检出限的2~5倍），实验数值如表二所示。从所得数值可见该样品浓度均值为计算出的方法检出限的18倍（超过10倍）。调整样品浓度重新测定其结果见表二。因s12/s22=0.00622/0.00162=15>3.05，再次调整样品浓度重新测定，因s32/ s22=0.00262/0.00162=2.64<3.05，故Sp=√(s22+ s32)/2=0.0022（组合标准偏差），MDL=t(6+6,0.99)* Sp=2.681*0.0022=0.006，故方法检出限为0.006μg/L，测定下限为0.024μg/L（测定下限为检出限的4倍）。

2.3精密度的测定

实验曲线的最大浓度点为100μg/L，选取20μg/L，50μg/L，80μg/L三个浓度点，测定精密度，结果如下表：

2.4准确度的测定

2.4.1 加标回收率的测定

取1000μg/mL V标准溶液，稀释至1μg/mL，配制5份50mL加标水样，每份水样中加入2mL使用液（1μg/mL），即添加2μg V，水样添加的V浓度为40μg/L，按测定方法测定标准水样。根据HJ 700-2014，加标回收率应在80%-120%之间，结果如下表:

2.4.2 标准样品测定

批号203507 V标样，浓度为392±20μg/L，测定5个平行样，数据如下表：

2.5结果与讨论

连续5天测试的校准曲线，其相关系数均在0.9999以上，线性良好，符合HJ 168-2014中对相关系数的要求；由HJ 168-2010附录A中方法检出限的计算方法测得V检出限为0.006μg/L，低于标准方法中的检出限0.08μg/L；取20μg/L、50μg/L、80μg/L三个浓度值测定精密度，其RSD分别为1.2%，1.7%，2.1%；加标回收率均值为94.7%，符合HJ 168-2010中加标回收率在70%-130%的要求；V标样测定5个平行样，测定数值均在不确定度范围内。

三、结论

由以上分析讨论可以得出，ICP-MS可用于环保监测中测定水样中痕量水平的V元素，甚至是超痕量浓度范围。从V的校准曲线、方法检出限、标样测定也可以看出ICP-MS作为一种分析技术手段具有灵敏度高、检出限低、精密度高、动态线性范围宽等特点。5个加标回收样的均值为94.7%，5个V标准样品，测定误差均落于标准数值的不确定度范围内，可以认为ICP-MS测定水中V具有较高的准确度。ICP-MS测定地表水中的V元素是必要与合适的。

参考文献：

[1]Robert Thomas.ICP-MS实践指南.原子能出版社，2007.

[2]环保部.HJ 700-2014：水质65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法.北京：中国环境科学出版社，2014.

[3]国家环保总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水分析监测方法.北京：中国环境科学出版社，2002:395-401.

[4]国家环保总局.HJ/T 91-2002:地表水和污水监测技术规范.北京：中国环境科学出版社，2002.

[5]严冬、曾祥程等.电感耦合等离子体质谱测定水体中可溶性65种元素. 环境化学，2014，（33）：1418-1421.

[6]环保部.HJ 168-2010：环境监测 分析方法标准制修订技术导则. 北京：中国环境科学出版社，2010.