隨著我國社會經濟的發展以及工業技術的不斷革新，環境污染日益嚴重，尤其是水體重金屬的污染問題，已經成為當下社會最受熱議的話題之一。良好的水環境，不僅是人類生存的基本保障，也是社會持續發展的基礎。天瑞儀器經過長期的研究及性能測試，面對環境保護監測推出了一款全新的水質在線監測系統（pow-i）。
pow-i依託電感耦合等離子體質譜儀（icp-ms 2000系列），採用一體化、集成聯動的運行方式，用現代信息技術進行數據採集、數據處理，具有自動取水、自動過濾、自動樣品處理、自動數據採集、自動質量控制、自動數據傳輸等功能。全系統採用模塊化設計，維護簡單便捷，具有多元素同時監測、自動預警及數據異常處理、分析速度快、檢出限低等特點。
本文參考環境保護部發佈的《 hj 700-2014水質65種元素的測定 電感耦合等離子體質譜法》，採用rh、re作內標,對某飲用水源地水樣中的銅、砷、銻、鉛、汞等二十多種金屬元素進行監測，實驗結果表明該系統能夠快速、準確的滿足水質分析的要求。
1. 系統簡介
pow-i是集自動監測和自動分析為一體的的數字化管理平台,是助力環境保護行業和半導體行業實現水質監管的重要工具。
圖1. pow-i 高精度水質重金屬icpms在線監測系統
2. 測試原理
pow-i通過採水裝置將水樣送入前處理模塊，經酸化或消解後在多通閥的作用下通過蠕動泵進入icp-ms系統進行分析、檢測，得到最終數據，經軟件處理系統上傳至客戶端或雲平台。
3. 實驗部分
3.1 實驗所用設備及試劑
高精度水質在線系統（pow-i，黑料正能量）；
實驗所用超純水（電阻率達18.25mω·cm，默克密理博，德國）；
硝 酸（質量比為65%，g.r，薩勞，西班牙）；
多元素標準溶液（10mg/l，inorganic ventures，美國）；
au元素標準溶液（1000mg/l，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；
氬 氣（純度99.999%，air products，美國）；
環境多元素金屬混標（byt400043/b2003238,100±10 µg/l及20.0±2
µg/l，北京壇墨質檢科技有限公司）；
環境標準物質水質硼（by400156/b1905153,0.819±0.036 mg/l,北京壇墨質檢科技有限公司)；
環境標準物質水質汞（by400030/b191249,4.23±0.62 µg/l，北京壇墨質檢科技有限公司）。
3.2 標液配制
配制不同濃度梯度be、b、al、ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、as、se、mo、ag、cd、sb、ba、hg、tl、pb多元素混合標準溶液，於一系列500ml的pfa瓶中，同時分別加入200μg/l金標準溶液，其目的是保證hg的穩定性。同時用1%的硝酸進行定容，內標元素rh、re以在線三通方式進行加入，母液濃度為82.2μg/l，折算成最終濃度為10.0μg/l，配制濃度如表1。
表1. 各元素標準溶液濃度（µg/l）
|
元素
|
標液1
|
標液2
|
標液3
|
標液4
|
標液5
|
標液6
|
|
be、cd
|
1.0
|
2.0
|
5.0
|
10.0
|
20.0
|
50.0
|
|
b、al、ti、zn、ba
|
5.0
|
10.0
|
20.0
|
50.0
|
100
|
200
|
|
v、cr、mn、fe、co、ni、cu、
as、se、mo、ag、sb、tl、pb
|
1.0
|
5.0
|
10.0
|
20.0
|
50.0
|
100
|
|
hg
|
0.50
|
1.0
|
2.0
|
3.0
|
4.0
|
5.0
|
3.3 在線儀器工作參數優化：
採用10μg/l li、co、in、ce、u
進行自動調諧，所得在線儀器工作參數如表2。
表2. 在線儀器工作參數
|
儀器參數
|
工作條件
|
儀器參數
|
工作條件
|
|
rf電源功率
|
1300w
|
等離子氣
|
13l/min
|
|
輔助氣流速
|
1.06
l/min
|
載 氣
|
1.2l/min
|
|
採樣深度
|
16
|
掃描方式
|
跳 峰
|
3.4 實驗數據
3.4.1 方法檢出限
待儀器熱機完成後，標液及樣品在蠕動泵的作用下，分別通過各自通道進入icp-ms分析儀，得到標準曲線。對樣品空白進行重復測定11次，以3倍的標準偏差所對應的濃度，作為本方法中各元素的檢出限，以10倍的標準偏差所對濃度，折算為本方法的測定下限，如表3所示。
表3. 各元素的檢出限（µg/l）
|
元素
|
檢出限
|
元素
|
檢出限
|
|
be
|
0.01
|
b
|
0.30
|
|
al
|
0.19
|
ti
|
0.41
|
|
v
|
0.06
|
cr
|
0.05
|
|
mn
|
0.04
|
fe
|
2.88
|
|
co
|
0.01
|
ni
|
0.06
|
|
cu
|
0.08
|
zn
|
0.32
|
|
as
|
0.10
|
se
|
0.50
|
|
mo
|
0.02
|
ag
|
0.03
|
|
cd
|
0.01
|
sb
|
0.15
|
|
ba
|
0.05
|
hg
|
0.05
|
|
tl
|
0.01
|
pb
|
0.02
|
3.4.2 質控樣測試
檢出限測試完成後，對硼、鉻、鎳、銻等19種環境標準物質（質控樣）重復測定6次，取其平均值作為在線儀器的測定值，同時計算其精密度（rsd），如表4。
表4. 質控樣及精密度（n=6)
|
元素
|
質控樣（µg/l）
|
rsd
(%)
|
元素
|
質控樣（µg/l）
|
rsd
(%)
|
|
標準值
|
測定值
|
標準值
|
測定值
|
|
be
|
20.0±2
|
20.0
|
3.40
|
b
|
819±36
|
824
|
1.05
|
|
v
|
20.0±2
|
19.6
|
1.58
|
ti
|
20.0±2
|
21.8
|
2.77
|
|
mn
|
100±10
|
98.1
|
1.92
|
cr
|
20.0±2
|
20.7
|
0.96
|
|
co
|
20.0±2
|
20.6
|
0.61
|
fe
|
100±10
|
99.7
|
2.09
|
|
cu
|
20.0±2
|
19.9
|
1.93
|
ni
|
20.0±2
|
19.7
|
0.65
|
|
as
|
20.0±2
|
21.5
|
0.65
|
se
|
20.0±2
|
21.4
|
2.67
|
|
mo
|
20.0±2
|
20.1
|
3.47
|
cd
|
20.0±2
|
19.0
|
1.07
|
|
sb
|
20.0±2
|
20.4
|
1.02
|
ba
|
20.0±2
|
20.7
|
1.55
|
|
hg
|
4.23±0.62
|
4.56
|
1.47
|
tl
|
20.0±2
|
20.3
|
1.70
|
|
pb
|
20.0±2
|
19.4
|
1.90
|
/
|
/
|
/
|
/
|
3.4.3 實際水樣及加標測試
對實際水樣進行重復測定6次，取其平均值作為為水樣測定值，同時對水樣進行加標平行測定，計算其加標回收率，如表5所示。
表5. 水樣測定值及加標回收率（n=6)
|
元素
|
本底值（µg/l）
|
加標值（µg/l）
|
測定值（µg/l）
|
回收率（%）
|
|
be
|
nd
|
1.0
|
1.04
|
104.0
|
|
b
|
9.13
|
50.0
|
64.23
|
110.2
|
|
al
|
36.32
|
50.0
|
96.68
|
120.7
|
|
ti
|
nd
|
50.0
|
50.62
|
101.2
|
|
v
|
0.23
|
5.0
|
4.77
|
90.8
|
|
cr
|
0.20
|
10.0
|
10.21
|
100.1
|
|
mn
|
2.31
|
10.0
|
11.72
|
94.1
|
|
fe
|
431.10
|
100.0
|
537.80
|
106.7
|
|
co
|
0.04
|
10.0
|
10.59
|
105.5
|
|
ni
|
0.58
|
5.0
|
5.44
|
97.2
|
|
cu
|
0.29
|
10.0
|
10.52
|
102.3
|
|
zn
|
nd
|
50.0
|
45.69
|
91.4
|
|
as
|
nd
|
10.0
|
10.19
|
101.9
|
|
se
|
nd
|
10.0
|
10.30
|
103.0
|
|
mo
|
0.74
|
5.0
|
5.59
|
97.0
|
|
ag
|
nd
|
5.0
|
4.77
|
95.4
|
|
cd
|
nd
|
5.0
|
4.65
|
93.0
|
|
sb
|
0.47
|
1.0
|
1.44
|
97.0
|
|
ba
|
10.79
|
50.0
|
60.17
|
98.8
|
|
hg
|
nd
|
0.20
|
0.24
|
120.0
|
|
tl
|
nd
|
1.0
|
0.94
|
94.0
|
|
pb
|
nd
|
10.0
|
10.12
|
101.2
|
3.5 結果與分析
由表3可知，方法檢出限在0.01μg/l~2.88μg/l之間。按照本方法同時對環境標準物質的銅、砷、銻、鉛、汞等19種元素進行監測，其結果與標準值完全吻合，詳見表4。
隨後利用pow-i對實際水樣進行了監測，計算其待測水樣的加標率為90.8%~120.7%，精密度為0.65%~3.47%，詳見表4、表5。
4.結論
本文參考《jjf 1565-2016》和 《hj 700-2014》標準，利用高精度水質在線系統（pow-i），對某地生活飲用水中的銅、砷、銻、鉛、汞等二十多種金屬元素含量進行監測，採用rh、re作為內標來校正儀器波動和基體影響，結果表明該方法檢出限低，測試結果準確，加標回收率高，穩定性好，與傳統的水質在線儀器相比，更加快速便捷、可多元素同時監測，大大地提高了水質監測的效率。由以上數據可知，pow-i完全可以滿足在線水質中多元素快速定性定量分析的要求。
5.參考文獻
[1] 環境保護部，hj 700-2014 水質65種元素的測定，電感耦合等離子體質譜法，中國環境科學出版社，2014。
[2] 國家質量監督檢驗檢疫總局，jjf 1565-2016 重金屬水質在線分析儀校驗規範，中國質檢出版社，2016。
