完善水质评价指标,测定水质中锂、锌、硒、锶、铀的含量
查找并对比相关标准,GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》、GB 8537-2018《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》以及广东省食品安全地方标准《饮用天然山泉水》DBS 44/001-2011、云南省地方标准《瓶(桶)装饮用天然泉水(饮用山泉水)》DB 53/118-2009,水质中主要指标为微生物指标、感官性状、理化指标,其中在GB 8537-2018标准中理化指标又有界限指标和限量指标。GB 8537-2018《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》,对锂、锶、硒、锌、偏硅酸、溶解性总固体、游离二氧化碳给出了界限要求。
前期已经建立了水质中十九种元素铝、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、砷、硒、银、镉、钡、汞、铅、钾、钙、钠、镁的监控。本实验以水源地水样为研究对象,利用ICPMS测定其中锂、锶、硒、锌、铀的含量,以完善水质评价指标。
1 材料与方法
1.1仪器与试剂
1.1.1仪器 iCAP RQ型电感耦合等离子体质谱仪,美国赛默飞世尔科技有限公司;ELGA纯水机,英国威立雅公司;恒温干燥箱。
1.1.2试剂 盐酸,硝酸(Merck试剂);一级水,电阻率≥18.2MΩ·cm;锂、锶、硒、锌、铀单元素标准物质(国家标准物质研究中心);钪、锗、钇、铟、铑、铋单元素标准溶液(国家标准物质研究中心)。
注:除非另有说明,本方法所用试剂均为优级纯,水为GB/T 6682规定的一级水。
1.2 标准溶液的制备
分别精密吸取锂、锶、硒、锌、铀标准溶液适量,用(5+95)硝酸溶液稀释制成锂、硒浓度为0mg/L、0.010mg/L、0.050mg/L、0.10mg/L、0.30mg/L、0.50mg/L;锌浓度为0mg/L、0.010mg/L、0.050mg/L、0.10mg/L、0.40mg/L、0.50mg/L;锶浓度为0mg/L、0.050mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L、0.50mg/L、1.0mg/L;铀浓度为0ng/mL、0.10ng/mL、0.50ng/mL、1.0ng/mL、5.0ng/mL、10.0ng/mL的混合元素标准系列。
1.3 内标溶液的制备
精密量取钪、锗、钇、铟、铑、铋单元素标准溶液适量,用(5+95)硝酸溶液稀释制成每1mL各含100ng的混合溶液。可选择全部或部分元素作为内标溶液,在线添加内标。
1.4仪器测定条件
使用调谐液调整仪器各项指标,使仪器灵敏度、氧化物、双电荷、分辨率等各项指标达到测定要求。引入在线内标,观测内标灵敏度、脉冲与模拟模式的线性拟合,符合要求后将标准系列引入仪器,进行相关数据处理,绘制标准曲线、计算回归方程。相同条件下,将试样溶液分别引入仪器进行测定,根据回归方程计算出试样中元素的浓度。
2 结果与讨论
2.1 线性范围与检出限
分别以锂、硒浓度为0mg/L、0.010mg/L、0.050mg/L、0.10mg/L、0.30mg/L、0.50mg/L;锌浓度为0mg/L、0.010mg/L、0.050mg/L、0.10mg/L、0.40mg/L、0.50mg/L;锶浓度为0mg/L、0.050mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L、0.50mg/L、1.0mg/L;铀浓度为0ng/mL、0.10ng/mL、0.50ng/mL、1.0ng/mL、5.0ng/mL、10.0ng/mL的混合元素标准系列。测定时选取的同位素为7Li、66Zn、77Se、88Sr、238U,内标元素校正选择内插模式。依次将仪器的样品管插入各个浓度的标准品溶液中进行测定,以测量值(3次读数的平均值)为纵坐标,浓度为横坐标,绘制标准曲线。(线性回归方程及相关系数见下表)
元素 | 线性回归方程 | 相关系数 |
7Li | Y=197581.350*X+10361.434 | R2=1.0000 |
66Zn | Y=3315377.817*X+5722.928 | R2=1.0000 |
77Se | Y=40416.182*X+0.672 | R2=0.9999 |
88Sr | Y=11976103.744*X+1510.290 | R2=0.9998 |
238U | Y=317761.327*X+334.593 | R2=0.9989 |
实验表明,7Li、66Zn、77Se、88Sr、238U均能被检测,专属性较好。且各元素的强度响应值与其浓度之间均具有良好的线性关系。
通过连续进行空白溶液的重复测试,检测限LOD按照三倍空白值的标准偏差除以标准曲线的斜率来计算。7Li、66Zn、77Se、88Sr、238U的检出限分别为0.0026mg/L、0.00057mg/L、0.00070mg/L、0.00080mg/L、0.0080ng/mL。
2.2 精密度
对水样连续测定7次,结果如下(单位mg/L)。
元素 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 平均值 | RSD% |
7Li | 0.00223 | 0.00248 | 0.00137 | 0.00208 | 0.00109 | 0.00158 | 0.00141 | 0.00175 | 29.5 |
66Zn | 0.0713 | 0.0612 | 0.0688 | 0.0759 | 0.0767 | 0.0727 | 0.0788 | 0.0722 | 8.2 |
77Se | 0.00202 | 0.00163 | 0.00172 | 0.00197 | 0.00186 | 0.00165 | 0.00187 | 0.00182 | 8.3 |
88Sr | 0.293 | 0.291 | 0.291 | 0.295 | 0.274 | 0.291 | 0.303 | 0.291 | 3.0 |
238U | 0.00140 | 0.00134 | 0.00135 | 0.00136 | 0.00127 | 0.00136 | 0.00146 | 0.00136 | 4.1 |
从表中看出,因锂含量接近其检出限,相对标准偏差RSD值较高;其他各元素的相对标准偏差RSD均符合要求,说明方法的重复性较好。
依据标准GB 8537-2018《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》,限量指标均符合标准规定要求。界限指标中锶的含量大于0.20mg/L,符合标准中规定:界限指标应有一项(或一项以上)指标符合规定。
3 结论
通过对GB/T 5750.6-2006《生活饮用水标准检验方法 金属指标》,以及GB 8538-2016《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法》中电感耦合等离子体质谱法的验证,采用电感耦合等离子体质谱仪测定水中锂、锶、硒、锌、铀的含量,各元素标准曲线的线性关系良好,锂、锶、硒、锌、铀的检出限分别为0.0026mg/L、0.00057mg/L、0.00070mg/L、0.00080mg/L、0.0080ng/mL。通过精密度实验,结果表明,相对标准偏差RSD均符合要求,方法的精密度较好。
水质符合标准GB 8537-2018《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》规定要求。后续将依照此检测方法,对水源地的水样进行持续监控,以保证的水质安全与品质。