不同光谱分析方法测定地表水和地下水中金属元素

不同光谱分析方法测定地表水和地下水中金属元素　
李培　
（包头市环境监测站，内蒙古包头０１４０６０）　

摘要：通过用火焰原子吸收分光光度法、石墨炉原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子　
体质谱法对包头市集中生活饮用水水源地地表水源地和地下水中１５种金属含量进行比对分析，结果表明，用前３种光谱分析方　
法测定地表水和地下水中金属的含量，多数元素结果低于方法检出限，且分析速度慢，效率低；而用电感耦合等离子体质谱法法　
测定，１５种元素可同时分析，线性范围宽，检出限低，多数元素均能被检出，是首选的多元素分析最有效的方法。　
关键词：火焰ＦＡＡＳ法；石墨炉ＧＦＡＡＳ法；ＩＣＰ法；ＩＣＰ—ＭＡＳ法；金属元素　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　１　５　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ　ｆｒｏｍ　ｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ　ｄｒｉｎｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　
ｗａｔｅｒ　ｏｆ　Ｂａｏｔｏｕ　ｃｉｔｙ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ　ｂｙ　ＦＡＡＳ．ＧＦＡＡＳ．ＩＣＰ　ａｎｄ　ＩＣＰ－ＭＡＳ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　
ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｍｏｓｔ　ｍｅｔａｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｗａｓ　ｌｏｗｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｌｉｍｉｔ　ｂｙ　ｔｈｅ　
ｆｉｒｓｔ　ｔｈｒｅｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｅｔｈｏｄｓ．ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｓｌｏｗ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：ＩＣＰ—ＭＡＳ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　１　５　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｗｉｔｈ　ｗｉｄｅ　ｌｉｎｅａｒ　ｒａｎｇｅ　ａｎｄ　ｌｏｗ　
ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｌｉｍｉｔ，ａｎｄ　ｍｏｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｄｅｔｅｃｔｅｄ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＦＡＡＳ；ＧＦＡＡＳ；ＩＣＰ；ＩＣＰ＿ＭＡＳ：ｍｅｔａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　
中图分类号：Ｑ９４８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—１０２１（２０１５）０９—００５８—０２　

１　引言　
目前我国对地表水和地下水中金属元素的测定　
方法主要有火焰原子吸收分光光度法（ＦＡＡＳ）、石墨　
炉原子吸收分光光度法（ＧＦＡＡＳ）、电感耦合等离子　
体发射光谱法（ＩＣＰ）和电感耦合等离子体质谱法　
（ＩＣＰ—ＭＡＳ），其中火焰ＦＡＡＳ法和石墨炉ＧＦＡＡＳ法　
分析的元素有限，不能进行多元素测定，且分析速度　较慢；ＩＣＰ法能同时分析多个元素，但方法检出限相　对较高，部分元素的检出限达不到《地表水环境质量　标准》（ＧＢ　３８２８－－２００２）和《地下水质量标准》（ＧＢ／Ｔ　１４８４８－－９３）中规定限值的要求；ＩＣＰ—ＭＡＳ法灵敏度　高、检出限低，适用于多元素同时分析［１］。ＩＣＰ—ＭＡＳ　法分析水样中痕量金属已得到广泛应用Ｅ２－５］。本文通　过用以上４种不同的光谱分析方法，对包头市地表　水和地下水中的１５种金属含量进行比对分析，意在　为该地区水质监测选取决捷、简便、准确的分析方法。　２实验部分　２．１仪器与试剂　美国ＰＥ公司电感耦合等离子体质谱仪ＩＣＰ—　ＭＡＳ　ＮｅｘＩＯＮ　３００Ｘ；Ｔｈｅｒｍｏ　Ｆｉｓｈｅｒ电感耦合等离子发　射光谱仪Ｉｃａｐ６２００；日立原子吸收分光光度计Ｚ－５０００；　瓦里安原子吸收分光光度计ＡＡ２４０　ｚＥＥＭＡＮ（石墨　炉）。　标准溶液：１００　ｍｇ／Ｌ；Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，　Ｂ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｂｅ，Ｔ１，Ｎｉ混标，介质为５％硝酸。　２．２样品采集与分析方法　选取包头市集中生活饮用水水源地地表水源地　昭君坟水源地和画匠营子水源地进行采样，分析地　
表水水源地基本项目：ｃｕ，ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｍｎ；特定项　
目：Ｂａ，Ｂ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｂｅ，ＴＩ，Ｎｉ。选取包头市地下　
水监测点青山加压站和昆区清水池进行采样，分析　
地下水项目：Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｂａ，Ｂｅ，Ｃｏ，　
Ｍｏ。　
ｚｎ，Ｆｅ，Ｍｎ分别用火焰原子吸收分光光度计和　
ＩＣＰ—ＭＡＳ进行分析测定；Ｃｕ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｔ１，Ｂｅ分别用石　
墨炉原子吸收分光光度计和ＩＣＰ—ＭＡＳ进行分析测　
定；Ｂａ，Ｂ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ分别用ＩＣＰ和ＩＣＰ—ＭＡＳ　
进行分析测定　
参照标准：集中生活饮用水水源地地表水水源　
地基本项目参照《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准，　
其他项目参照集中生活饮用水水源地地表水水源地　
补充项目和特定项目标准限值。地下水分析项目参　
照《地下水质量标准》。　

收稿日期：２０１５—０８—２１；修订日期：２０１５—０９—２０。　
作者简介：李培，女，１９８４年生，工程师，硕士研究生，主要从事环境监测工作。　
３结果与讨论　
分别用火焰ＦＡＡＳ法、石墨炉ＧＦＡＡＳ法、ＩＣＰ法　

Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｌ　Ｌ二－－Ｊ　
和ＩＣＰ—ＭＡＳ法测定包头市集中生活饮用水水源地　
地表水源地和地下水中Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｂａ，　
Ｂ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｂｅ，ＴＩ，Ｎｉ　１５种金属含量，见表１。　

表１　不同分析方法测定地表水和地下水中金属含量结果　

注：Ｌ代表低于方法检出限。　
分别用４种光谱分析方法测定以上金属含量，　
均能满足《地表水环境质量标准》和《地下水质量标　
准》对金属元素的测定要求，而且分析结果均能达到　
Ⅲ类标准。但用火焰ＦＡＡＳ法测定地表水水源地和　
地下水中的Ｚｎ，Ｍｎ，石墨炉ＧＦＡＡＳ法测定Ｐｂ，Ｃｄ，　
Ｔｌ，Ｂｅ，ＩＣＰ法测定Ｃｏ，Ｍｏ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｉ，其含量均低于方　
法检出限；而用ＩＣＰ－ＭＡＳ法测定这些金属的含量，除　
ｃｄ，Ｂｅ和Ｔｌ未检出外，其余均能检出，含量在０．１　
３ｌ　ｇ／Ｌ之间。这是由于火焰ＦＡＡＳ法和ＩＣＰ法的方　
法检出限较高，经常测定结果为未检出，而ＩＣＰ—　
ＭＡＳ的方法检出限较低，这些元素的检出限均在　
０．Ｏ１—１　固　之间，在地表水和地下水监测中，大部分　
都能被检出，这样对本行业的监控就有数据可参照，　
而且能更好地反映出水体的重金属污染状况，为水　
质污染防治提供一定的参考数据。　
用火焰ＦＡＡＳ法测定地表水水源地中的Ｆｅ，石　
墨炉ＧＦＡＡＳ法测定Ｃｕ，ＩＣＰ法测定Ｂａ，Ｂ，均能被检　
出，但同时需要三台仪器测定分析，费时费力，工作　
效率低；而用ＩＣＰ—ＭＡＳ法分析，灵敏度高，检出限　
低，同时能分析多个元素，有效地提高了工作效率。　

４结论　
分别用火焰ＦＡＡＳ法、石墨炉ＧＦＡＡＳ法、ＩＣＰ法　

和ＩＣＰ—ＭＡＳ法测定包头市集中生活饮用水水源地　
地表水水源地和地下水中１５种金属含量，均能满足　
《地表水环境质量标准》和《地下水质量标准》对金属　
元素的测定要求，而且分析结果均能达到Ⅲ类标准。　
但用前３种光谱分析方法测定，大多数元素分析结　
果低于方法检出限，且分析速度慢，效率低；而用　
ＩＣＰ—ＭＡＳ法测定，多元素可同时分析，线性范围宽，　
检出限低，多数元素均能被检出，对水环境的监控就　
有数据可依据，是首选的多元素分析最有效的方法。　

参考文献　
［１］姜娜．电感耦合等离子体质谱技术在环境监测中的应用进　
展［Ｊ］．中国环境监测，２０１４，３０（２）：２３—２５．　
［２］王俊平，马晓星，方国臻，等．电感耦合等离子体质谱法测　
定饮用水中６种痕量重金属元素［Ｊ］．光谱学与光谱分　
析，２０１０，３０（１０）：２８２７—２８２９．　
［３］贺忠翔，郝峰，仝青，等．电感耦合等离子体质谱法同时测　
定地下水中钴和钼［Ｊ］．中国环境监测，２０１２，２８（２）：２３—２５．　
［４］甘杰，许晶，罗岳平，等．ＩＣＰ－ＭＡＳ法同时测定地表水中１８　
种金属元素［Ｊ］．环境监测管理与技术，２０１０，２２（５）：３６—３８．　
［５］徐先顺，张新荣，彭玉秀．电感耦合等离子体质谱法在水质　
分析中的应用［Ｊ］．中国卫生检验，２００６，１６（６）：７６３—７６６．