賈亮亮

（河北省地礦局水文工程地質(zhì)勘查院，石家莊050021）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測(cè)定地下水中多種元素

賈亮亮

（河北省地礦局水文工程地質(zhì)勘查院，石家莊050021）

應(yīng)用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）測(cè)定地下水中鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、錳元素的含量，使用分光光度法測(cè)定氟的含量，測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.7%～2.8%，加標(biāo)回收率為92.1%～105.2%。結(jié)果表明，大部分地區(qū)地下水中鈉和氟化物的含量均偏高，常量與微量元素的組成含量差別不大。

ICP-OES；地下水；元素含量；分光光度法

0 引言

水是人類(lèi)賴(lài)以生存的不可缺少的寶貴資源，作為水資源重要組成部分的地下水，由于與環(huán)境（自然地理、地質(zhì)背景以及人類(lèi)活動(dòng)）長(zhǎng)期互相作用的產(chǎn)物，化學(xué)成分比較復(fù)雜，快速準(zhǔn)確測(cè)定水中金屬元素的含量，對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)有著及其重要的意義［1-4］。目前，文獻(xiàn)報(bào)道較多的是單一測(cè)定水中元素含量的方法，而對(duì)不同采樣時(shí)間和地點(diǎn)、水化學(xué)變化一并研究的報(bào)道較少［5-7］?，F(xiàn)就海興縣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)地下水中的諸多元素進(jìn)行測(cè)定并分析比較，檢測(cè)數(shù)據(jù)可為該區(qū)的水質(zhì)情況提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品的采集

實(shí)驗(yàn)所用水樣采自海興縣的蔡家莊、冀衡佰康、開(kāi)發(fā)區(qū)I、山后村、孫良志莊、香料廠、新立莊和許良戶莊8個(gè)地點(diǎn)，采樣點(diǎn)見(jiàn)圖1。

圖1 海興縣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)取樣分布圖Figure 1 Sampling sites in Haixing county economic development zone.

1.2 儀器與試劑

Optima 7000DV電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（美國(guó)Perkin-Elmer公司）；紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）。

硝酸（優(yōu)級(jí)純）；鹽酸（優(yōu)級(jí)純）；

鈉、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、標(biāo) 準(zhǔn) 儲(chǔ) 備 溶 液（1mg/mL，購(gòu)自于標(biāo)準(zhǔn)研究所）；氟標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.01mg/mL）。

茜素磺酸鋯酸性溶液：稱(chēng)取0.3g氯氧化鋯、0.07g茜素磺酸鈉各溶于50mL水中，兩溶液充分混勻后，放置澄清。另分別將101mL鹽酸加到300mL純水中和33.3mL硫酸邊攪拌邊緩慢加入到400mL純水中，冷卻后將兩酸合并，然后將混合酸倒入盛有茜素磺酸鋯溶液的容量瓶中，用水稀釋至1 000mL，搖勻，此溶液在約1h后由紅變黃即可使用。

實(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。

1.3 儀器工作條件

儀器的最佳工作條件RF功率：1 300W；等離子氣流量：13.0L/min；輔助氣流量：0.2L/min；霧化器流量：0.8L/min；試樣流速：1.5mL/min；讀取次數(shù)：3次；測(cè)量時(shí)間：1～5s。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

對(duì)于上述地區(qū)的地下水，分出一部分水樣用酸調(diào)節(jié)酸度后，可以直接進(jìn)行分析測(cè)定。將采集待分析的水樣用1mL硝酸處理0.5L水的方法進(jìn)行處理。另外，較純凈的水樣，可以直接取樣測(cè)定；若樣品渾濁，需用0.45μm膜過(guò)濾，以免堵塞進(jìn)樣系統(tǒng)。

1.5 樣品測(cè)定

鉀、鈉、鎂、鈣、鐵、錳元素含量采用ICP-AES法測(cè)定.

氟化物采用分光光度法測(cè)定。準(zhǔn)確移取0.0，0.5，1.0，3.0，5.0，7.0，10.0mL氟標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于50mL比色管中，用超純水稀釋至50mL，另外取原水樣50mL置于50mL比色管中，再分別在各比色管中加入1.0mL茜素磺酸鋯酸性溶液，用超純水定容，搖勻。靜置1h后，在主波長(zhǎng)425nm、次波長(zhǎng)540nm下處，測(cè)定其吸光度，以吸光度對(duì)應(yīng)的濃度作線性回歸求得氟的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 ICP-AES儀器條件的選擇

元素的譜線強(qiáng)度一般隨RF功率的增加而增強(qiáng)，但功率過(guò)大會(huì)帶來(lái)背景輻射的增強(qiáng)，信背比會(huì)變差，檢出限反而不能降低。綜合考慮各元素的光譜信背比，最終確定RF的功率為1 300W。而霧化氣流量的大小直接影響霧化器的提升量、霧滴粒徑、霧化效率、氣溶膠在通道中的停留時(shí)間，考慮到K，Na是易激發(fā)又易電離的元素，要使得氣溶膠在通道中停留時(shí)間較短，且霧化得更好，所以選擇霧化器流量在0.8L/min時(shí)對(duì)試樣進(jìn)行測(cè)定。

2.2 物理化學(xué)性質(zhì)

從野外所采取的水質(zhì)樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)對(duì)原水樣進(jìn)行分析，測(cè)得不同時(shí)間段的水樣基本的物理化學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1。

通過(guò)分析表1中數(shù)據(jù)得知，各地區(qū)不同時(shí)間內(nèi)采取的水質(zhì)樣品，總硬度和溶解性總固體含量均變化不大。從總硬度分析來(lái)看，開(kāi)發(fā)區(qū)I地下水中平均硬度達(dá)到533.6mg/L，屬于硬度水，其它地區(qū)總硬度均小于150mg/L，屬于軟水的水質(zhì)類(lèi)型；按照礦化度來(lái)分析水質(zhì)類(lèi)型，開(kāi)發(fā)區(qū)I地下水屬于咸水，其它地區(qū)屬于微咸水。

2.3 樣品測(cè)定結(jié)果

在儀器最佳工作條件下，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算水樣中各元素的含量，結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2，3分析結(jié)果得知，同一地區(qū)不同時(shí)間內(nèi)地下水中各元素的含量變化不大，鈉和氟化物的含量普遍偏高。除了開(kāi)發(fā)區(qū)I地下水中氟化物的含量小于1.0mg/L以外，其它地區(qū)象蔡家莊、新立莊、許良戶三地區(qū)的地下水中氟化物的含量均大于2.0mg/L，按照地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T14848— 1993）屬于Ⅴ類(lèi)水質(zhì)。

表1 供試水樣的物理化學(xué)性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of groundwater determined in this experiment

表2 八月份水樣中各元素的含量Table 2 Contents of elements in the groundwater samples in August/（mg·L-1）

表3 十月份水樣中各元素的含量Table 3 Contents of elements in the groundwater samples in October/（mg·L-1）

為了進(jìn)一步加強(qiáng)了解和掌握各地區(qū)地下水中各元素的分布，取不同地區(qū)樣品中各元素含量平均值的對(duì)數(shù)，做元素比例曲線圖，如圖2所示。

2.4 方法的精密度及檢出限

在測(cè)定每種元素時(shí)，分別以標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中的某一濃度的溶液，連續(xù)平行測(cè)定9次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），以空白溶液11次的平行測(cè)定計(jì)算檢出限（DL），結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.7%～2.8%，說(shuō)明本方法有較高的精密度。

圖2 不同地區(qū)水樣中各元素比例曲線圖Figure 2 Proportion graphs of elements in the groundwater samples from different areas.

表4 精密度測(cè)定結(jié)果Table 4 Precision test of the method

2.5 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果列于表5。由表5可知，加標(biāo)回收率為92.1%～105.2%。

表5 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Recovery test of the method

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，同一地區(qū)不同時(shí)間內(nèi)地下水中各元素的含量變化不大，參照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，該地區(qū)范圍內(nèi)地下水中的鈉和溶解性總固體的含量分別大于200mg/L和1 000mg/L，普遍偏高。這主要是由于該區(qū)東北與黃驊港毗鄰，鄰近渤海，受地理位置等因素影響，屬于鹽堿地區(qū)。

［1］樊穎果，徐國(guó)津.原子吸收光譜和原子發(fā)射光譜法測(cè)定酸雨中鉀、鈉、鈣、鎂方法比較［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)（ChineseJournalofInorganicAnalyticalChemistry），2013，3（2）：28-31.

［2］賈亮亮，尹紅云，張?jiān)菩ぃ?邯鄲地區(qū)地下水中金屬元素含量的分析［J］.河北地質(zhì)（HebeiGeology），2013（1）：40-41.

［3］高云霞，陶溶溶.ICP-AES法同時(shí)測(cè)定水中二十種金屬元素［J］.工業(yè)水處理（IndustrialWaterTreatment），2005，25（7）：61-62.

［4］謝有亮，張迅，祝笛.ICP-OES法在測(cè)定降水中金屬離子的研究［J］.四川環(huán)境（SichuanEnvironment），2009，28（6）：33-37.

［5］賈亮亮，尹紅云，張敬濱.新樂(lè)工業(yè)新區(qū)土壤中多種元素的測(cè)定［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)（ChineseJournalof InorganicAnalyticalChemistry），2013，3（1）：47-49.

［6］賈亮亮，孫建民，常丹，等.不同產(chǎn)地鮑魚(yú)中若干元素含量的分析［J］.微量元素與健康研究（StudiesofTrace ElementsandHealth），2009，26（3）：37-38.

［7］賈亮亮.鮑魚(yú)產(chǎn)地特征檢測(cè)方法的研究［D］.河北：河北大學(xué)，2010.

Determination of Multiple Elements in Groundwater by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry（ICP-AES）

JIA Liangliang
（TheInstituteofHydrologyandEngineeringGeologicalProspectingHebeiGeologicalMineral Bureau，Shijiazhuang，Hebei050021，China）

The contents of K，Na，Ca，Mg，F(xiàn)e and Mn in groundwater samples were determined by ICPAES and the content of fluoride determined by spectrophotometric method.The results showed that the relative standard deviation（RSD）was 0.7%～2.8%with 92.1%～105.2%recovery.Compared with the contents of the above-mentioned elements in groundwater from different areas，the contents of Na and fluoride were higher than those of other elements in most groundwater samples.The composite contents of trace and macro elements showed little difference in groundwater.

ICP-AES；groundwater；content of elements；spectrophotometry

O657.31；TH744.11

A

2095-1035（2015）03-0051-04

2015-03-03

2015-04-14

賈亮亮，男，工程師，主要從事分析化學(xué)方面的研究。E-mail：jialiang0316＠163.com

10.3969/j.issn.2095-1035.2015.03.012