ICP-MS法同時測定礦泉水界限指標中5種元素

崔曉嬌，周探春，周 鵬，曹雯婷，胡宇格

(長沙市食品藥品檢驗所　國家酒類產品質量監督檢測中心，湖南長沙 410016)

摘 要：目的：建立電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)同時快速測定礦泉水界限指標中鋰、鍶、鋅、硒、偏矽酸5種元素的分析方法。方法：采用電感耦合等離子體質譜法同時測定礦泉水中5種元素，用1%硝酸酸化試樣，以45Sc、72Ge作為內標，優化儀器參數和試驗條件。同時用國家標準紫外-可見分光光度法對偏矽酸進行儀器比對。結果：試驗結果符合標準要求。結論：該方法快速，準確，靈敏，適用於同時快速測定礦泉水中5種界限指標，解決了傳統方法不同儀器的測定，可以為檢測節省時效。

關鍵詞：礦泉水;電感耦合等離子體質譜法;界限指標

礦泉水是從地下深處自然湧出的或者是經人工揭露的、未受汙染的天然地下礦水;含有一定量的礦物鹽、微量元素，含有國家標準規定的礦物質及限定指標[1]。鍶是人體必需的微量元素之一，與人體骨骼的發育、心血管的功能與結構以及神經和肌肉的興奮等息息相關，在人體中具有重要作用;硒是生物生長發育所必需的微量元素;矽是人體所必需的微量元素，對於機體骨骼、心血管等都有重要的健康意義;但矽在水中的溶解度較低，一般以偏矽酸的形態存在於水中[2-3]。

礦泉水中金屬元素的檢測方法有電感耦合等離子體質譜法、原子吸收光譜法與氫化物發生原子熒光法等。礦泉水中偏矽酸國家標準隻有紫外-可見分光光度法，該方法樣品預處理繁瑣，效率低、速度慢，精密度較差。按照《世界杯賽程預測國家標準 飲用天然礦泉水》(GB 8537—2018)要求中鋰≥0.20 mg/L、鍶≥0.20 mg/L、鋅≥0.20 mg/L、偏矽酸≥25 mg/L、硒≥0.01 mg/L。礦泉水界限指標應有1項(或=1項以上)指標符合上述規定[4]。本文根據工作需求，建立了同時測定礦泉水中5種界限指標的方法，該方法簡單快捷、靈敏度高，可以準確地同時測定礦泉水中5種元素，解決了傳統方法不同儀器的測定，可以為檢驗節省時效。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 7700x電感耦合等離子體質譜儀(美國Agilent公司);UV2450紫外-可見分光光度計(日本島津);Milli-Q超純水係統(美國Millipore公司)，硝酸(德國默克)公司;Li、Sr、Zn、Se和SiO2分別為單元素標準儲備溶液，濃度分別為1 000 μg/mL(國家標準物質研究中心研製)。內標溶液45Sc、72Ge濃度為100 μg/mL(國家標準物質研究中心研製)。質譜調諧液(內含Li、Y、Tl元素)濃度為10 μg/mL(美國Agilent公司)。

1.2 儀器工作條件

用質譜調諧液(1.0 μg/L)調試儀器至最佳狀態，使儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項指標達到要求。儀器工作參數，即高頻發射功率：1 500 W;載氣流速：0.80 L/min;輔助氣流速：0.80 L/min;補償氣流速：0.80 L/min;氦氣碰撞。

1.3 試驗方法

1.3.1 標準溶液配製

混合標準工作溶液。吸取適量上述Li、Sr、Zn、Se和SiO2單元素標準儲備溶液，用1%的硝酸溶液逐級稀釋配製成混合標準工作溶液，各元素曲線濃度見表1。

1.3.2 樣品測定

取100 mL水樣，加入硝酸1 mL，使其濃度達到1%。在線引入內標，按照設定的方法，依次將試劑空白、混合標準係列、樣品溶液按照進樣順序引入儀器，進行分析，測定待測元素的信號強度CPS，從標準曲線或回歸方程中查得樣品管中測定元素的質量濃度。

2 結果與分析

2.1 同位素及內標的選擇

選擇同一濃度同元素的不同質量數進行測定，試驗表明，選擇靈敏度好，穩定性好的質量數作為測定結果，選擇穩定的內標元素見表2。

2.2 標準曲線的線性範圍

按照礦泉水的界限指標元素含量，選用適合礦泉水測定的範圍更能確保試驗結果的準確性，標準曲線的線性範圍、回歸方程及相關係數見表3。由表3可知，各元素的相關係數均大於0.999 9。

2.3 方法檢出限和定量限

方法檢出限用1%硝酸溶液作為空白試劑，在優化的試驗條件下平行測定20次，計算各元素計數值的標準偏差，以3倍標準偏差確定方法檢出限，10倍標準偏差確定方法定量限[5]，結果見表3。

2.4 樣品測定結果

取市售農夫山泉天然飲用礦泉水，平行進行3次測定，取平均值。結果見表4，按照《世界杯賽程預測國家標準 飲用天然礦泉水》(GB 8537—2018)標準要求界限指標應有一項(或=一項以上)指標符合標準的規定，試驗表明該農夫山泉天然飲用礦泉水符合標準要求。其中ICP-MS法中偏矽酸計算公式為[6]：

式中：代表樣品測定偏矽酸濃度，mg/L;78/60代表偏矽酸與二氧化矽換算係數。

2.5 加標回收試驗

取空白水樣進行加標試驗，分別加入低中高3個水平的標準溶液，樣品重複測定6次，得出加標回收率、精密度見表5。

2.6 紫外-可見分光光度計測定偏矽酸

按照《世界杯賽程預測 國家標準 飲用天然礦泉水檢驗方法》(GB 8538—2016)35.1 矽鉬磺光譜法測定市售農夫山泉天然飲用礦泉水中的偏矽酸，平行測定2次[7]。結果見表6，試驗表明結果精密度符合標準小於10%的要求。

2.7 儀器精密度的測定

取一標準溶液，重複測定7次，得出儀器精密度。結果見表7。

3 結語

本文建立了電感耦合等離子體質譜法同時測定礦泉水中5種界限指標。可以滿足礦泉水中5種界限指標的快速測定。該方法操作簡單、穩定、高效，具有檢出限低，準確性高，精密度和回收率好，其中對偏矽酸進行了紫外-可見分光光度計與電感感耦合等離子體質譜儀器比對，試驗結果滿足標準要求。

參考文獻

[1]欒燕,張玉黔,張長立,等.ICP-AES法測定礦泉水中偏矽酸、鍶的含量[J].中國衛生檢驗雜誌,2002,12(6):710.

[2]胡文玉,梅光泉.礦泉水中的微量元素對人體健康的影響[J].微量元素與健康研究,1997(3):44-46.

[3]張慧,白小鳴,張大強,等.火焰原子吸收分光光度法檢測礦泉水中鍶含量[J].現代食品,2018(10):132-134.

[4]國家衛生健康委員會,國家市場監督管理總局.世界杯賽程預測 國家標準 飲用天然礦泉水:GB 8537-2018[S].北京:中國標準出版社,2018.

[5]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.實驗室質量控製規範 食品理化檢測:GB/T 27404—2008[S].北京:中國標準出版社,2008.

[6]趙雯瑋,劉吉,愛朱紅.ICP-MS/ICP-AES測定水中偏矽酸含量[J].檢驗檢疫學刊,2017,27(1):10-12.

[7]國家衛生和計劃生育委員會,國家食品藥品監督管理總局.世界杯賽程預測 國家標準 飲用天然礦泉水檢驗方法:

GB 8538—2016[S].北京:中國標準出版社,2016.