电感耦合等离子体发射光谱法在水质重金属检测中的探究——以水中铅、镉检测为例

水质检测随着社会的发展、人民生活水平的逐渐提高而日益受到人们的重视，水质检测的项目众多。其中大多数重金属元素由于无色无味，但低浓度即对生物体毒性很大，因此准确的测定出水中重金属的含量显得尤为重要。

水中重金属检测中普遍使用到的仪器是原子吸收分光光度计，其在检测中有维护成本低、检测快速的特点，但是稳定性和低浓度样品检测时的准确性均不高。笔者对水中铅、镉的检测进行了研究，用电感耦合等离子体发射光谱仪（PQ9000）对水中铅、镉进行检测。

1、方法原理

电感耦合等离子体原子发射光谱法是将高频发生器提供的高频能量加到感应线圈上，将等离子体矩管置于线圈中，在矩管中产生高频电磁场。用微火花引燃，使矩管中的氩气电离，产生离子和电子而导电。

液态样品由载气（氩气）带入雾化系统进行雾化，并以气溶胶形式进入矩管的中心通道，在高温和惰性气体中充分原子化、电离、激发。不同元素的原子在激发或电离时会发射出特征光谱，特征谱线的强度与样品中元素的含量成正比。根据特征谱线的位置定性检测元素的存在，根据特征谱线的强度定量测定元素的含量。

2、仪器设备

PQ9000电感耦合等离子体光谱仪、一般实验室常用器皿。

3、试剂材料

硝酸：优级纯；氩气：纯度99.999%；铅、镉标准储备液：500mg/L。

4、环境条件

工作时室温应保持20-25℃，湿度20%-90。

5、水中铅含量的检测

（1）铅的标准曲线

准确量取10.00ml500mg/L铅的标准溶液，稀释至100ml。准确量取0.00ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、
3.00ml、4.00ml、5.00ml的50mg/L铅标准溶液，准确稀释至100ml，得到的曲线各点浓度分别为：0.00mg/L、0.25mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、1.50mg/L、2.00mg/L和2.50mg/L。所得曲线R=0.9999。

（2）铅的检出限

按照样品分析的全部步骤，重复n（n≥7）次检测检出限浓度的2-5倍，将各测定结果换算为样品中的浓度或含量，计算n次平行测定的标准偏差，按公式MDL=tn−1，0.99×S计算方法检出限，其中n为样品的平行测定次数；t为自由度，S为平行测定的标准偏差。当测定次数为11次时，置信度为99%时的t值为2.764。

经过计算得到铅的检出限为0.00063mg/L，小于原子吸收法中铅的检出限0.01mg/L，说明电感耦合等离子法在测小浓度时优于原子吸收法。

（3）铅的精密度和准确度

在实验中我们通常用实验所得数据的相对标准偏差代表精密度，用实验所得数据的相对误差代表准确度。配制铅浓度为0.77mg/L、1.11mg/L的样品，各重复测定11次，并计算其相对标准偏差和相对误差。见表2。

通过测定和计算，铅的相对误差分别为1.3%和0.0%，小于原子吸收法的相对误差5%。测得铅的相对标准偏差分别为1.0%和1.5%，小于原子吸收分光光度法中的相对标准偏差8%。说明电感耦合等离子体法在测定水中铅时，精密度和准确度均优于原子吸收法。

（4）铅的加标回收率

对天然水样进行加标实验，加标量为1.00mg/L，测得加标前后浓度各6次，计算加标回收率。所得平均加标回收率为99.7%，在标准要求的85-115%之间，且很接近100%。说明电感耦合等离子体法测水中铅时准确度高。

6、水中镉含量的检测

（1）镉的标准曲线

准确量取10.00ml500mg/L镉的标准溶液，稀释至100ml。准确量取。0.00ml、0.50ml、1.00ml、2.00ml、3.00ml、4.00ml、5.00ml的50mg/L镉标准溶液，准确稀释至100ml，得到的曲线各点浓度分别为：0.00mg/L、0.25mg/L、0.50mg/L、1.00mg/L、1.50mg/L、2.00mg/L和2.50mg/L，所得曲线R=0.9999。

（2）镉的检出限

按照样品分析的全部步骤，重复n（n≥7）次检测检出限浓度的2-5倍，将各测定结果换算为样品中的浓度或含量，计算n次平行测定的标准偏差，按公式MDL=tn−1，0.99×S计算方法检出限，其中n为样品的平行测定次数；t为自由度，S为平行测定的标准偏差。当测定次数为11次时，置信度为99%时的t值为2.764。见表3。

测得镉的检出限0.00031mg/L小于原子吸收法中镉的检出限0.001mg/L，说明电感耦合等离子法在测小浓度时优于原子吸收法。

（3）镉的精密度和准确度

配制镉浓度为0.36mg/L、0.70mg/L的样品各11份，分别进行测定，并计算其相对标准偏差和相对误差。见表4。

镉的相对误差分别为2.8%和0.0%，小于原子吸收法中要求的8%。测得镉的相对标准偏差分别为1.4%和1.3%，小于原子吸收法中相对标准偏差5%。说明电感耦合等离子体法在测定水中镉时，精密度和准确度均优于原子吸收法。

（4）镉的加标回收率

对天然水样进行加标实验，加标量为1.00mg/L，测得加标前后浓度各6次，计算加标回收率。所得平均加标回收率为99.6%，在标准要求的85-115%之间，且很接近100%。说明电感耦合等离子体法测水中镉时准确度高。

7、结论

通过实验，发现电感耦合等离子体法在测定水中重金属含量实验中，其检出限低于原子吸收分光光度法，其精密度、准确度均优于原子吸收分光光度法。

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