环境样品中多种微量元素的检测

图1.  稳定性测试图。

使用PerkinElmer公司生产的Optima 7000DV 电感耦合等离子发射光谱仪，可快速检测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，尤其是含量较低的Pb、As、P、Cr、Cd、Se、Tl、Cu、Zn、Ni、Fe、Mn等元素，实验表明，本法灵敏度高，检出限低，分析快速准确。

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，对样品相应的标准及分析方法做出了详细的规定，《 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、火焰原子吸收法、石墨炉原子吸收法等。其中分光光度法分析流程长，应用试剂多，操作繁琐；火焰原子吸收法线性范围窄，检出限高；石墨炉原子吸收法存在分析速度慢等缺点。这些规定方法中虽然也有提及用电感耦合等离子发射光谱仪进行检测，但是对于微量元素的分析，通常电感耦合等离子仪的灵敏度不够高，检出限达不到分析的要求，因此仅被作为第二、第三方法。

图2.  检出限对照图。

Optima7000DV电感耦合等离子发射光谱仪本身具有双向观测模式，即拥有传统的垂直方向的检测，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，1ppm浓度的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，线形范围宽。同时仪器所谓的“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、食品等行业的微量元素的检测。

实验部分

仪器与试剂

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。工作条件见表1。所有玻璃器皿均用硝酸溶液（1+1）浸泡24h后，用重蒸水冲洗，干燥备用。

所有试剂为优级纯，所用水均为Millipore超纯水，浓硝酸（HNO3），浓盐酸（HCl），浓氢氟酸（HF），浓高氯酸（HClO4），双氧水（H2O2），标准贮备溶液 1000mg/L 国家标准试样中心购买，使用前稀释，氩气：钢瓶气，纯度99.999%。

样品制备

首先，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，然后进行样品前处理。

地表水，地下水，自来水：将所取水样过0.45um膜之后收集待测。

污水，废水：取废水样50~100 ml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% 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。

底泥和土壤：取0.25 g左右样品置于消解罐中，用几滴水润湿后，加入2ml浓HF，8 ml王水，1ml双氧水，放置5~10min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2ml饱和硼酸络合氟离子。并将其定容50 ml，用水定容，摇匀备用；并按上述手续操作，制备试剂空白溶液。

实验结果与讨论

谱线及其方法检出限

Optima 7000 DV仪器软件谱库包含了待测元素5万多条谱线，根据其谱线库可以查看谱线的灵敏程度，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。相关信息列举在表2之中。

样品检测结果

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为标准土壤样（GSS－4），见表3。

仪器稳定性测试

从数据可见仪器具有很好的稳定性，见表4和图1。

结果加标回收

为了验证分析结果的，通过样品加标回收以及标准土壤分析对此方法进行验证，从表5中的数据可以看出，水样加标回收率在95%~108%之间，土壤样品结果与标准接近，可见分析结果可信。

结论

本案通过使用具有高灵敏度的Perkinelmer 公司Optima 7000DV电感耦合等离子发射光谱，针对环境水样，土壤样品等中的微量元素进行分析。具有较低的检出限，能达到石墨炉的部分检出水平，能在今后的工作中一次分析中完成高中低微量元素的测定，从而提高了样品的产出率。