劉淑民 邊暉 李思明 李華飛 劉暢

摘 要：本研究采用ICP-MS法測(cè)定了玻璃水樣品中的As、Cd、Mn、Cr、Cu、Co、Sb微量元素含量，建立了玻璃水樣品處理及檢測(cè)方法。結(jié)果表明，該方法得到的各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)在0.99982～0.99999之間，線性回歸較好，檢出限范圍為0.008～0.078 μg/L。加標(biāo)回收率為95.5%～105.0%。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在2.0%以下，測(cè)試精密度較好。測(cè)定了6種不同品牌的玻璃水樣品中的7種微量元素的含量，除Mn、Cu外，其他元素含量差別不大。玻璃水揮發(fā)后，其中的微量元素富集在顆粒物中，對(duì)環(huán)境造成巨大危害，應(yīng)引起相關(guān)部門重視。

關(guān)鍵詞：玻璃水，汽車風(fēng)窗玻璃清洗液，電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），微量元素

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.19.034

Determination of Trace Elements in Glass Cleaner by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

LIU Shu-min1，2 BIAN Hui1，2* LI Si-ming1，2 LI Hua-fei1 LIU Chang3

（1. TianJin Product Quality Inspection Technology Research Institute； 2. National Market Supervision Technology Innovation Center for Quality and Safety of Petroleum and Petrochemical Products； 3. Tiangong University）

Abstract： In this study， the contents of trace elements As， Cd， Mn， Cr， Cu， Co and Sb in glass cleaner samples were determined by ICP-MS method， and a method for treating and detecting glass cleaner samples was established. The results showed that the linear correlation coefficient of the standard curve of each element obtained by this method was 0.99982～0.99999， and the linear regression was good， with the detection limit range of 0.008～0.078 μg/L. The recovery rate of standard addition was 95.5%～105.0%. The relative standard deviations were all below 2.0%， and the test precision was good. The contents of seven trace elements in six different brands of glass cleaner samples were determined. Except Mn and Cu， the contents of other elements had little difference. After the glass cleaner volatilized， the trace elements in it were enriched in particulate matter， which caused great harm to the environment and should be paid attention to by relevant departments.

Keywords： glass cleaner， cleaning liquid for automobile windshield， inductively coupled plasma-mass spectrometer （ICP-MS）， trace elements

0 引 言

玻璃水是汽車風(fēng)窗玻璃清洗液的俗稱，具有清潔、抗凍等作用，是汽車保養(yǎng)中使用量最大的消耗品之一。隨著玻璃水的噴出和雨刷器的擺動(dòng)，汽車風(fēng)窗玻璃得到清洗，但玻璃水中的微量元素也隨之進(jìn)入空氣、土壤、河流中，對(duì)環(huán)境形成潛在威脅。在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 23436-2009《汽車風(fēng)窗玻璃清洗液》中只對(duì)冰點(diǎn)，pH值，洗凈力等做了規(guī)定，而對(duì)微量元素的含量并未作出明確要求[1]。隨著我國汽車市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，預(yù)計(jì)到2023年，玻璃水產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到146萬噸[2]。玻璃水使用過程中更接近駕駛員，大量的玻璃水的使用，對(duì)人體及環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此對(duì)玻璃水中微量元素的測(cè)定應(yīng)該受到重視。

電感耦合等離子質(zhì)譜（ICP-MS）技術(shù)測(cè)定多種微量元素是一種高效、準(zhǔn)確的方法[3-5]，特別適合于低含量多元素同時(shí)分析[6]，但目前用ICP-MS同時(shí)測(cè)定玻璃水中多種微量元素含量的方法未見報(bào)道。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器

ICAP Q型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，電熱板，100 mL移液管，1 mL移液槍，5 mL移液槍，100 mL、250 mL容量瓶，燒杯等；所有使用的器皿均用30%硝酸浸泡48 h，并用超純水沖洗至少20遍。

1.2 樣品與試劑

6種不同品牌玻璃水樣品，2種購于4S店，2種購于加油站，2種購于互聯(lián)網(wǎng)；氬氣（99.99%）；As、Cd、Mn、Cr、Cu、Co、Sb標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液，濃度為100 mg/L；內(nèi)標(biāo)液，含45Sc、72Ge、115In；硝酸；超純水。

1.3 內(nèi)標(biāo)元素的選擇

在ICP-MS分析的過程中，分析信號(hào)會(huì)隨時(shí)間而發(fā)生漂移，而且分析樣品時(shí)基體效應(yīng)明顯，被測(cè)信號(hào)會(huì)出現(xiàn)抑制或增強(qiáng)效應(yīng)[7]采用內(nèi)標(biāo)法可以校正儀器的漂移誤差，補(bǔ)償基體效應(yīng)，提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密度[8]。內(nèi)標(biāo)元素選擇的原則：內(nèi)標(biāo)元素與被測(cè)元素在光源作用下應(yīng)具有相近的蒸發(fā)性質(zhì)；與待測(cè)元素的質(zhì)量數(shù)盡可能接近；分析線對(duì)兩條譜線的激發(fā)電位相近；內(nèi)標(biāo)元素必須是試樣中不含有或含量極少可以忽略的元素。

實(shí)驗(yàn)選擇的內(nèi)標(biāo)元素為：45Sc、72Ge、115In。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 樣品預(yù)處理

用移液管取200 mL玻璃水樣品于300 mL聚四氟乙烯燒杯中，蓋上蓋子，置于恒溫電熱板上揮發(fā)至干，冷卻后用3%硝酸溶液定容至25 mL。同時(shí)制備空白溶液。

1.4.2 實(shí)驗(yàn)條件

射頻功率為1.25 kW，冷卻氣流量為15 L/min，輔助氣流量為1.0 L/min，霧化器流量為0.7215 L/min，霧化器溫度為2℃，采集次數(shù)為3次。

1.4.3 測(cè)定方法

儀器開機(jī)穩(wěn)定后，用調(diào)諧液優(yōu)化儀器各項(xiàng)參數(shù)，優(yōu)化完全后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 待測(cè)元素同位素及線性相關(guān)系數(shù)

精密量取各標(biāo)準(zhǔn)溶液適量，3%硝酸溶液稀釋至250 mL容量瓶中，制得標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，其中Co、Sb、As、Cr、Cd混合標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為0.05 μg/ L、0.10 μg/L、0.20 μg/L、0.50 μg/L、1.0 μg/L；Mn、Cu混合標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度分別為0.2 μg/L、1.0 μg/ L、5.0 μg/L、10.0 μg/L、50.0 μg/L。以待測(cè)元素質(zhì)量濃度為縱坐標(biāo)，以各待測(cè)元素峰響應(yīng)值與內(nèi)標(biāo)元素參比峰響應(yīng)值的比值為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸方程，相關(guān)系數(shù)不小于0.995。結(jié)果見表1。

2.2 檢出限與精密度

取1.4.1項(xiàng)下的空白溶液連續(xù)測(cè)定11次，得出的響應(yīng)值做標(biāo)準(zhǔn)偏差；該響應(yīng)值的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)的元素濃度即為檢出限。As、Cd、Mn、Cr、Cu、Co、Sb檢出限范圍為0.008～0.078 μg/L，見表1。分別取線性濃度溶液（含Co、Sb、As、Cr、Cd混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0.20 μg/L，含Mn、Cu混合標(biāo)準(zhǔn)溶液5.0 μg/L）平行測(cè)定6次，結(jié)果計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。Co、Sb、As、Cr、Cd、Mn、Cu的含量RSD范圍為0.8%～2.0%，見表1。

2.3 回收率試驗(yàn)

為檢驗(yàn)測(cè)試方法的準(zhǔn)確性，在玻璃水樣品1中加入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定樣品的加標(biāo)回收率，回收率范圍為95.5%～105.0%，結(jié)果列于表2。

2.4 玻璃水樣品中微量元素測(cè)定結(jié)果

按上述測(cè)定方法，用ICP-MS分別測(cè)定6種玻璃水樣品中微量元素的含量，測(cè)量結(jié)果列于表3。經(jīng)過對(duì)6批玻璃水樣品的7種重金屬測(cè)定結(jié)果得知，As含量為0.038～0.161 μg/L，Cd含量為未檢出-0.068μg/L，Mn含量為0.209～29.851 μg/L，Cr含量為0.029～0.059 μg/L，Cu含量為未檢出-10.958 μg/L，Co含量為0.028～0.401 μg/L，Sb含量為0.080～0.098μg/L。除Mn、Cu外，其他元素含量差別不大，由于國家標(biāo)準(zhǔn)未將微量元素作為質(zhì)量控制指標(biāo)，不同品牌的玻璃水中的Mn、Cu含量差別較大。整體上，以上7種微量元素在玻璃水中的含量較低，但隨著玻璃水的使用，在車窗表面的揮發(fā)，玻璃水中的微量元素沉積在車窗上，吸附在顆粒物中[9-10]。顆粒物組分中的重金屬是大氣環(huán)境中組成復(fù)雜、危害嚴(yán)重的污染物，具有不可降解性，重金屬的長(zhǎng)期存在可能對(duì)環(huán)境構(gòu)成極大的潛在威脅[11-12]。

3 結(jié) 論

本研究采用ICP-MS法測(cè)定了玻璃水樣品中的As、Cd、Mn、Cr、Cu、Co、Sb微量元素含量，建立了玻璃水樣品處理及檢測(cè)方法，結(jié)果表明，該方法得到的各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)為0.99982～0.99999，線性回歸較好，檢出限范圍為0.008～0.078 μg/L。加標(biāo)回收率為95.5%～105.0%之。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在2.0%以下，測(cè)試精密度較好。測(cè)定了6種不同品牌的玻璃水樣品中的7種微量元素的含量，除Mn、Cu外，其他元素含量差別不大。玻璃水揮發(fā)后，其中的微量元素富集在顆粒物中，對(duì)環(huán)境造成巨大危害，應(yīng)引起相關(guān)部門重視。

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作者簡(jiǎn)介

劉淑民，碩士，工程師，研究方向?yàn)槭椭破窓z測(cè)及分析方法。

邊暉，通信作者，碩士，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事石油化工、精細(xì)化工產(chǎn)品的質(zhì)量安全監(jiān)管、檢驗(yàn)檢測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)化、科研、認(rèn)證認(rèn)可等工作。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）