电感耦合等离子体发射光谱法检测水、污水、废水、底泥和土壤中微量元素_张杨(1).pdf

应用报告 电感耦合等离子体发射光谱法检测水、 污水、 废水、 底泥和土壤中微量元素 Determination of Micro- amount of Elements in Water，Sewage，Waste Water，Sediment and Soil Samples by Inductively Coupled Plasma- Atomic Emission Spectrometry 张杨 珀金埃尔默仪器上海有限公司北京办事处，北京100022 摘要使用 PerkinElmer 公司 Optima 7000DV 电感耦合等离子体发射光谱仪， 对环境样品中常见的水 地表水、 地下水、 自来 水 以及污水、 废水、 底泥、 土壤中的微量元素进行分析， 尤其针对含量较低的铅、 砷、 磷、 铬、 镉、 硒、 铊、 铜、 锌、 镍、 铁、 锰等多 种元素， 方法灵敏度高， 检出限低， 分析快速准确。 关键词电感耦合等离子体发射光谱法;微量元素;环境样品;水样;土壤 珀金埃尔默仪器 上海 有限公司地址上海张江高科技园区李冰路 67 弄 4 号楼邮编 201203 电话 021 －38769510传真 021 －50791310E- mailji － jun． yao perkinelmer． com 网址http ∥www． perkinelmer． com． cn 随着社会的发展， 国家对环保工作更加重视， 各行各业 对环保分析提出了更高的要求， 对样品都有相应的标准对其 分析作出了详细的规定 。水和废水监测分析方法 第四 版 、 地表水和污水监测技术规范 、 土壤环境监测技术规 范 中规定的测定金属元素及其化合物的标准方法有分光 光度法、 火焰原子吸收光谱法、 石墨炉原子吸收光谱法 等 ［1 －3 ］。分光光度法分析流程长， 应用试剂多， 操作繁琐; 火 焰原子吸收光谱法线性范围窄、 检出限高; 石墨炉原子吸收 光谱法分析速度慢。这些规定方法中虽然也提及用电感耦 合等离子体发射光谱法 ICP － AES 进行检测; 但对于微量 元素的分析， 通常由于 ICP － AES 的灵敏度不够高、 检出限 达不到分析的要求等原因造成其仅作为第二、 第三方法。 PerkinElmer 公司的 Optima 7000DV 电感耦合等离子体发 射光谱仪具有双向观测模式， 即拥有传统的垂直方向的观测， 以进行常规含量的检测， 同时拥有更高灵敏度的水平方向观 测， 1 mg/g 的 Mn 灵敏度高达 850 万 cps 以上， 解决了低含量 甚至微含量的检测难题; 可以在一次进样中完成高低含量的 同时检测， 线性范围宽; 同时仪器的 “即开即用” 功能， 避免了 传统 ICP 在点火工作前漫长的预热时间。此仪器越来越多地 被应用于环保、 制药、 冶金、 地矿、 食品等行业微量元素的检测。 1实验部分 1． 1仪器和主要试剂 Optima 7000DV 电感耦合等离子体发射光谱仪。中阶 梯光栅 棱镜二维光谱色散系统， 背投 CCD 检测器， 具有 水平和垂直两种观测方式， 动态波长校正， 使用 Mira Mist 同心雾化器和 Baffled Glass Cyclonic 旋流雾室。 Optima 7300DV 双向观测见图 1， 使用的进样系统见 图 2。Optima 7000DV ICP － AES 仪器的工作条件见表 1。 标准储备溶液 1000 mg/L 购自国家标准物质研究 中心， 使用前稀释。 HNO3、 HCl、 HF、 HClO4、 H2O2均为优级纯。 图 1 Optima 7300DV 双向观测 图 2Optima 7300DV 使用的进样系统 表 1 ICP － AES 仪器工作条件 参数设定值参数设定值 功率1400 W峰处理方式峰面积积分 雾化气流量0．7 L/min自动积分2 ～10 s 辅助气流量0．2 L/min读数延迟20 s 等离子气流量15．0 L/min冲洗时间10 s 蠕动泵流速1．5 mL/min重复次数 2 次 观测模式水平 轴向 所用水均为 Millipore 超纯水 。 所有玻璃器皿均用 φ 50 体积分数， 下同 的 HNO3浸泡 24 h 后， 用重蒸馏水冲洗， 干燥备用。 氩气 钢瓶气， 纯度 99． 999。 Ⅱ ChaoXing 1． 2样品采集 根据国家标准地表水和污水监测技术规范 以及 土壤环境监测技术规范 相关要求采样。 1． 3样品前处理 地表水、 地下水、 自来水 将所取水样过 0． 45 μm 膜后 收集待测。 污水、 废水 取 50 ～100 mL 废水样于 250 mL 烧杯中， 加 3 mL 浓 HNO3， 加热消解 8 ～10 min， 冷却后用定量滤纸 过滤除去沉淀物， 滤液收集于 100 mL 容量瓶中， 滤纸及悬 浮物用 1的 HNO3洗涤 3 ～ 5 次， 用水定容， 摇匀备用; 并 按上述手续操作， 制备试剂空白溶液。 底泥、 土壤 取 0． 25 g 左右样品置于消解罐中， 用几滴 水润湿后， 加入 2 mL 浓 HF、 8 mL 王水、 1 mL H2O2， 放置 5 ～10 min后盖上消解罐盖， 放入微波消解仪中按照设定程 序消解。消解结束后冷却， 取出， 加入 2 mL 饱和 H3BO3以 络合氟离子。用水定容至 50 mL， 摇匀备用。按上述手续 操作， 制备试剂空白溶液。 2结果与讨论 2． 1谱线和方法检出限 Optima 7000DV ICP － AES 仪器软件谱库包含了待测 元素 5 万多条的谱线， 根据其谱线库可以查看谱线的灵敏 度以及 BEC 背景等效浓度 的大小， 还可以了解到谱线可 能受到的干扰情况。从中选择合适的谱线作为待测谱线， 并选择适当的背景校正点去除试样中的其他干扰。相关分 析谱线、 检出限、 背景扣除方式列于表 2。 表 2相关分析谱线、 检出限、 背景扣除方式 元素 谱线 λ/nm 检出限 LD/ μgL－1 背景扣除方式备注 Al396．1530．21左右2 点扣除 As188．9790．90左右2 点扣除 B249．6770．15左右2 点扣除 Ba455．4030．12左右2 点扣除 Cd228．8020．05左右2 点扣除土壤分析中采用 MSF Co228．6160．15左右2 点扣除土壤分析中采用 MSF Cr267．7160．07左右2 点扣除 Cu324．7520．05左右2 点扣除 Fe259．9390．04左右2 点扣除 Fe238．2040．05左右2 点扣除 Hg253．6520．58左右2 点扣除 Mn257．6100．02左右2 点扣除 Mo202．0310．37左右2 点扣除土壤分析中采用 MSF Ni231．6040．21左右2 点扣除土壤分析中采用 MSF P178．2210．87左右2 点扣除 P213．6170．99左右2 点扣除土壤分析中采用 MSF Pb220．3530．34左右2 点扣除土壤分析中采用 MSF S181．9754．65左右2 点扣除 Se196．0261．19左右2 点扣除 Sn189．9270．88左右2 点扣除 Tl190．8010．68左右2 点扣除 Zn206．2000．11左右2 点扣除 2． 2实际样品检测 实际样品检测结果见表 3。表中样品 1 为北京市某城 区自来水样， 样品 2 为某一生活污水样， 样品 3 为北京某一 工厂废水样， 样品 4 为北京市某公园湖水底泥样， 样品 5 为 土壤国家一级标准物质 GBW 07405。 表 3实际样品测定① 元素 谱线 λ/nm ρB/ mgL－1 样品1 自来水 样品2 污水 样品3 废水 wB/ mgkg－1 样品4 底泥 样品5 土壤 GBW 07405 Al396．1530．0130．7820．249－－ As188．9790．0050．0020．00411．8－ B249．6770．0820．2450．211－－ Ba455．4030．12－－－－ Cd228．8020．00070．0020．001－0．48 Co228．6160．0120．0450．08815．611．9 Cr267．7160．00030．0080．02836．9－ Cu324．7520．0510．0440．12335．3－ Fe259．939－0．2180．785－－ Fe238．2040．114－－－－ Hg253．6520．00050．0010．011－－ Mn257．6100．0720．0610．053－－ Mo202．0310．0110．0210．018－4．81 Ni231．6040．0180．0790．00532．538．2 P178．221－5．0211．68－－ P213．6170．00674．9711．73－－ Pb220．3530．0020．0190．00518．2－ S181．975－13．721．8－－ Se196．0260．0040．0080．010－1．53 Sn189．9270．0080．0550．297－16．6 Tl190．801－0．00070．0011．551．48 Zn206．2000．2040．5810．115－－ ①“ － ” 表示未测定。 2． 3仪器稳定性 从表 4 数据可见， 不同时段测定的方法精密度 RSD ＜5， 仪器具有很好的稳定性。 表 4稳定性试验 元素 ρB/ mgL－1 14 3915 0015 1915 4115 5916 0416 19 RSD/ As0．45040．45370．44730．44950．45420．45470．45390．64 Ba0．00980．00980．01000．00990．00990．01000．01011．12 Mn0．00840．00840．00860．00880．00850．00860．00892．23 2． 4加标回收率 通过样品加标回收以及土壤标准物质分析验证方法的 准确性。由表5 数据可见， 水样加标回收率为95 ～108， 土壤样品测定结果与标准值接近， 可见分析结果准确可靠。 表 5精密度和准确度试验 元素 谱线 λ/nm ρB/ mgL－1 样品1 自来水 样品2 污水 样品3 废水 回收率 R/ 样品5 土壤GBW07405 wB/ mgkg－1 测定值标准值 Al396．1530．0130．0050．065104－－ As188．9790．0050．0050．056102－－ B249．6770．0820．0050．136108－－ Ba455．4030．120．0050．171102－－ Cd228．8020．00070．0050．050499．40．480．45 0．06 Co228．6160．0120．0050．06210011．912 0．2 Cr267．7160．00030．0050．050199．6－－ Cu324．7520．0510．0050．198－－ Fe259．939－－－－－－ Fe238．2040．1140．0050．165102－－ Hg253．6520．00050．0050．0508101－－ Mn257．6100．0720．0050．12198－－ Mo202．0310．0110．0050．06984．814．6 0．4 Ni231．6040．0180．0050．07210838．240 4 P178．221－－－－－－ P213．6170．00670．0050．054295－－ Pb220．3530．0020．0050．05198－－ S181．975－－－－－－ Se196．0260．0040．0050．0551021．531．6 0．2 Sn189．9270．0080．0050．05910216．618 3 Tl190．801－－－－1．481．6 0．3 Zn206．2000．2040．0050．253298．4－－ Ⅲ ChaoXing 3结语 使用 PerkinElmer 公司高灵敏度的 Optima 7000DV 电 感耦合等离子体发射光谱仪， 针对环境水样、 土壤样品中的 微量元素进行分析。方法具有较低的检出限， 能达到石墨 炉原子吸收光谱仪的部分检出水平， 能在一次分析中完成 高、 中、 低微量元素的测定， 提高了分析效率。 4参考文献 ［ 1］水和废水监测分析方法［S］． 4 版． 北京 中国环境科学出版 社， 2002． ［ 2］HJ/T 1662004， 土壤环境监测技术规范［S］． ［ 3］GB 89781996， 污水综合排放标准［S］  ． 岩矿测试 投稿简则 岩矿测试 杂志是中国地质学会岩矿测试专业委员 会和国家地质实验测试中心共同主办， 各省地勘局中心实 验室协办， 中国科学技术协会主管， 反映分析测试技术的专 业性科技期刊 ISSN 0254 －5357， CODEN 码 YACEEK， 国内 统一刊号 CN 11 －2131/TD 。 岩矿测试 是中文核心期刊， 中国科技核心期刊 ， “中国 期刊方阵” 双效期刊， 现已被美国 化学文摘 ， 俄罗斯 文摘杂 志 ， 英国皇家化学学会 分析文摘 ， 美国 剑桥科学文摘 ， 中 国科技部中国科技论文统计源， 中文科技期刊全文数据库 重 庆维普 ， 中国期刊全文数据库， 中国科学引文数据库， 中国学 术期刊综合评价数据库， 万方数据数字化期刊群， 中国学术期 刊 光盘版 ， 中国学术期刊文摘 ， 中国无机分析化学文 摘 ， 中国地质文摘 ， 环境科学文摘 ， 海洋文摘 等国内外 主要的数据库和文摘杂志收录。 岩矿测试 杂志主要报道国内外与岩矿测试及分析 科学相关的新技术、 新方法、 新理论和新设备等研究成果、 动态、 展望和评述以及有关实践经验， 突出服务于地质科学 和地质找矿事业， 促进岩矿测试技术的发展。 1栏目及字数 本刊设有研究报告及简报、 实验技术与装置、 综述、 分 析仪器研制、 环境分析与控制、 分析技术开发、 新知识新技 术讲座、 非金属矿产开发利用、 选冶工艺、 岩土物理力学试 验、 计算机应用、 问题讨论、 经验介绍、 来稿摘登等栏目。 原始论文应是具有创新性或重大进步的研究成果， 或 具有显著实用价值的技术和经验。要求来稿论点明确， 实 验数据系统、 完整、 准确， 文字精练， 层次分明; 综述既要注 意进展也要提出导向性意见。全文连同图、 表、 参考文献和 中英文摘要， 一般研究报告、 实验技术和装置不超过 6 000 字; 简报不超过5000字; 综述、 讲座8000 ～10000 字; 来稿摘 登、 问题讨论、 经验介绍2000 ～3000 字。 2本刊与作者有关投稿问题的约定 a． 作者在岩矿测试 远程稿件采编系统 http ∥ www． ykcs． ac． cn/ 投稿， 系统自动给出编号。编辑部收到 稿件后， 将稿件送审。 b． 为扩大刊物的影响， 加速科技交流， 本刊已同意国 内外检索期刊、 中国学术期刊 光盘版 、 中国期刊网 CNKI 、 万方数据 数字化期刊群和中文科技期刊全 文数据库 等电子刊物免费摘引或转载本刊所载论文， 作者 投往本刊的稿件视为同意上述出版物摘引。 c． 鉴于稿件送审及往返邮递均需时间， 本刊自收到稿 件起， 无特殊情况， 3 个月内函告稿件审理意见。 d． 凡接到本刊录用单的作者， 应根据评审意见逐条修 改或补充工作或对评审意见加以说明， 未与编辑部协商， 不得再将稿件另投他处。修改稿件应在限定时间内寄回编 辑部， 电子版文件在岩矿测试 远程稿件采编系统上传， 覆盖原文件; 或用电子邮件发来。 e． 稿件文责自负。编辑部可对来稿作文字的、 技术性 修改， 如有内容的重大删改， 将同作者商榷。 f． 录用稿件一般在一年内见刊， 稿件发表后按国家规定 支付稿酬 包含网上服务报酬 ， 并赠送该文载刊2 册和抽印本 10 册。编辑部将追究一稿多投或变相多投作者的责任。若发 现抄袭他人成果者， 稿件将不再寄给作者， 直接寄送主管单位。 g． 凡本刊作者， 编辑部均立作者档案， 保存作者有关 资料。未录用稿件将退稿意见告知作者。 h． 作者与编辑部对以上各项如未提出异议， 双方均应信守。 3本刊对来稿的要求 a． 作者在岩矿测试 远程稿件采编系统 http ∥ www． ykcs． ac． cn 投稿 请尽量不要通过编辑部 E- mail 电子 邮件投稿 ， 文字简练、 标点规范、 术语准确。英文摘要最好 详于中文摘要， 以便国际交流和收录， 并给出与中文一致的 关键词。第一页下方注明论文的“基金项目” 名称及编号; 第一作者的 “作者简介” 包括 姓名、 出生年、 性别、 民族、 籍贯、 职称、 从事的主要工作、 E- mail 地址和电话 。 b． 文内的表用三线表， 表头及内容简明、 不重复; 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