ICP-6800在环境分析中的应用

关键词：环境分析；铅、钡、钼、硒、硼、镍、镉、钒

摘要：对近年来ICP-AES在环境分析中的应用情况进行了综述，并对其在环境分析中的发展前景作了 评估。

ICP包括电感耦合等离子体原子发射光谱 法(InductivelyCoupledPlasma- AtomEmission Spectrometry,简称ICP - AES)和电感網合等离子 体质谱法(InductivelyCoupledPlasma- Mass Spectroraedy,简称 ICP-MS)。ICP-AES是以髙频电磁感应产生的髙温电感耦合等离子焰炬 (ICP)为激发光源，样品在高温下气化、原子化并 被激发，不同的元素具有不同的特征谱线.根据元索的特征谱线和谱线的强度进行定性和定fi 分析。ICP-AES具有快速、简便、检出限低、灵敏度和精密度高、线性范围宽、稳定性好、选择性好、基本效应小且可以有效校正、可同时进行多 元索分析、易于实现分析自动化等特点。近年来ICP - AES已得到了广泛的应用和推广，本文就ICP-AES在环境分析中的应用情况和发展前景进行了综述。

1 1CP-AES在环境分析中的应用

1.1   ICP-AES在水环境分析中的应用

1.1.1用ICP-AES法直接测 定生活饮用水中铅、钡、钼、硒、硼、镍、镉、钒8种 微量元素的企业标准方法,并利用国家标准物质 验证了方法的准确度，实验结果表明：测定值与 标准值吻合，铅、钡、钼、硒、硼、镍、镉、钒的检出 限分别为0.8, 0.8, 0.6,0.6, 0.6, 0.2, 0.6. 0.6 M6/L.方法的相对标准偏差小于2.00%,水样加 标回收率为93.4% — 106.4% .该法具有操作简 便、快速、准确、可靠、检出限低、多元索同时测定、样品处理简单且不破坏样品等优点，是目前 元索检测分析方面较为理想的方法。

1.1.2采用顺序扫描ICP - AES法直接测定了地 热温泉水样中的钾、钠、钙、镁、硅、锂、硼,并对测试条件的选择进行了探讨，该法采用计算机 背景扣除、干扰校正及稀释一定倍数相结合的实 验校正方法来克服基体效应，淸除了各种干扰， 提高了测定微童元索的准确度，充分发挥了 ICP 光源多元索同时测定的优势，钾、钠、钙、镁、硅、 锂、碾的检出限分别为0.225 1,0.018 0,0.024 6, 0.001 2,0.130 6,0.002 47,0.000 1 mg/L,方法具 有简便、快速、准确、线性范围宽、精密度和准确 度髙、多元索同时测定等优点，检出限和精密度 均可满足分析要求，是目前地理、地质、环境类样 品常量和微量元素分析的一个较为理想和实用 的分析方法。

1.1.3采用铜试剂富集和 1CP-AES法同时测定了地表水中的铜、铅、锌、 锰和镉，并优选出仪器工作条件和被测元索 分析谱线，实验结果表明：本法快速、便捷、精密 度高、介质干扰小、检出限低、回收效果好、结果 准确，适用于地表水和地下水的日常监测。

1.1.4用ICP-AES法测定矿泉水中的钙、 镁、祥、铁、徳、执、相、棚、锁、纳、评、钻、锋、镉、 铜、锰等多种元索，检出限分别为0.030, 0.000 1, 0.001 8, 0.003, 0.001, 0.005, 0.006, 0.006, 0.001 3, 0.027, 0.060, 0.007, 0.0007, 0.002,0.005,0.000 7 mg/L,方法的相对标准偏 差为1.22% — 6.21%,回收率为97.0% — 110%,实验结果令人满意。

1.1.5采用自制的在线氢化物连续发生装罝，应用端视ICP- AES法测定了水中痕置硒和汞，该法不需要专用 氢化物发生装置,分析成本低,在完成非氢化法 测定或进行非氢化法测定时，不需要拆卸或安装 氢化物发生装罝，而且硒和汞经过氢化发生后， 其灵敏度均比非氢化法至少提高10倍以上，方法简便、快速、准确、炅敏，用于水样中痕量硒和汞的测定,分析结果令人满意。

1.1.6建立了氢化物发生-ICP - AES法同时测定纯净水中砷 和汞的方法，该法选用2%的HC1控制酸度，翮氢化钾浓度为0.5%时效果佳， 珅、汞检出限分别为1.7,0.1 Mg/L,相对标准偏 差为珅3.46%,汞2.85%,回收率为砷92% — 110%,汞90% — 113%,测定结果较为满意，使 用该法测定纯净水中的砷和汞完全能满足实际分析的需要。

1.1.7采用ICP-AES法测 定了盐水中的微量汞，方法具有准确度和精密度 高、重现性好的特点。

1.1.8采用ICP-AES 法测定了水中微量磷，并确定了测定条件， 该法准确、快速、简便，检出限为0.02 «ng/L,相对 标准偏差为1.65% —2.83%,回收率为96.5% —102.1%,应用于湖水和河水中磷的测定，结 果令人满意。

1.1.9采用ICP-AES法同 时测定了炼焦废水、炼钢废水和轧钢废水等冶金 废水中的耗、镁、培、砷、铅、硫、桂、锌、钡、铜、锅、 铁、锰、磷、钾、钻，并探讨了测定条件，方法采用 HNOj + HQ04混合酸溶解样品，通过选择合适谱 线和背录扣除的方式消除钠、钾、铝、硅、钙、镁等 基本元索对被测元素的干扰，钙、镁、铝、砷、铅、 硫、娃、梓、钡、铜、锅、铁、揉、播、评、钻的检出限 分别为0.0007, 0.000 3, 0.002, 0.002 4, 0.004 83, 0.015, 0.030, 0.000 64, 0.000 8, 0.000 97, 0.000 28, 0.01, 0.000 5, 0.02, 0.05, 0.000 62 mg/L,相对标准偏差为0.41% — 23.6%,样品加标回收率为92% — 108%,与原 子吸收法相比，分析结果基本一致，本法简便快 速，为废水的综合利用提供了科学依据,适于推广应用。

1.1.10用ICP-AES法同时 测定6种不同种类的石油化工固体废物浸出液 中铜、镍、镉、锌的方法，该法采用基体匹配法校 正基体干扰效应,具有操作简便、分析效率髙、检 出限低、准确度高、再现性好等优点，铜、镍、镉、 锌的检出限分别为0.001,0.003,0.005,0.002 mg九,所测元素的加标回收率均为96% - 102%,为固体废物浸出毒性的测定提供了一种 新方法。

1.2   ICP-AES在大气环境分析中的应用

1.2.1ICP-AES测定硫化氢 和总硫的方法。采样时分别配制醋酸锌溶液吸 收硫化氢，过氧化氢和氢氧化钠混合液吸收总硫，最终均被吸收氧化成硫酸根离子，然后用 ICP定量测定,硫化氢和总硫的吸收转化率大于 95%,硫的测定波长为180.73 rnn,最低检出限为 0.06 mg/m3,使用硫标准气体进行验证，相对标 准偏差小于5%,加标回收率为90% — 110%, 均符合要求,该法用于焦炉煤气脱硫系统中硫化 氢和总硫的测定，不仅简化了原有方法,缩短了 采样时间，增加了总硫和硫化氢的数据可比性， 而且使ICP法检出能力强、抗干扰能力强、线性 范围宽等优点得到了充分发挥，并为该系统的运 行提供了准确的数据，经适当的调整，可推广应 用于其它系统中总硫和硫化氢的测定，具有一定的实用价值。

1.2.2用微孔滤膜收集环境 空气中的金厲元素,样品消化后用ICP-AES法 对大气颗粒物中的铬、铜、铅、锰、锌、镍、铁进行 了测定，该法的灵敏度、精密度和准确度均较好， 铬、铜、铅、锰、锌、镍、铁的检出限分别为5.3, 7.3,3.4,2.9,4.2,13.9,7.8 fig/L,相对标准偏差 为0.48% — 2.27%,回收率为97.8% —103.6%,各元素间基本无干扰。

1.3 ICP-AES在土壤和地质分析中的应用

1.3.1采用ICP-AES法测定了土壤和肥料中的硼含量,经标准土壤样品验证,并与肥料测定的国家标准方法比较，结果均十分满意，该法准确度和灵敏度高，操作简便快速，分析效率高，土壤和肥料中硼的检出限分别为 0.013,0.26 mg/Kgo。

1.3.2使用聚四氟乙烯髙压容压器溶样，用HNO3—HC104—HF溶解土壤样品，使难溶的元索铬、钛等溶解完全，并在优化的仪器条件下，用ICP - AES法测定了地质 标样GSD-4中的钥、钱、铁、纳、猛、徳、钡、铬、 钒、钛等常童和微童元素，测定结果与推荐值基 本一致，该法具有灵敏度高、精密度好、干扰少、 操作方便、可实现多元素同时或顺序测定等优 点，转、读、铁、钠、镇、镑、钡、铬、识、钦的检出限 分别为0.05,0.10,0.10,0.50,0.06,0.02,0.03, 0.05,0.40,0.20 mg/L,相对标准偏差为2.6% — 4.5%,加标回收率为86% — 102%,除1 000 n^L铁对锰的测定有干扰外，其它元素均对测 定无明显干扰。

1.3.3地质试样中

痕量锡的氢化物发生- ICP-AES直接快速测定方法，并试验了测定介质和仪器工作条件的影响,确定了工作条件，实验结果表明:该法简 便、快速、灵敏度髙，选用60 g/L的酒石酸作为反应介质，对消除干扰离子的影响有一定的作 用,锡的检出限为0.16 x10-9g/ml,共存离子 Fe3+,Ca2^MgJ+.Al3+ (200); Ba2* (50); Zn2、 Sr2* ( 20); Ni2*、Coi+、Cu2+、Mo6+、对测定无影响，对国家一级标样的分析结果与推荐值吻合。

1.3.4采用微波消解试样，用ICP-AES法同时测定了花岗石中的铅、镉、铬和砷4种有害元素，该法准确、 快速、简便，铅、镉、铬和砷的检出限分别为0.000 8,0.000 7,0.001 8,0.001 2 mg/L,相对标 准偏差为1.3% — 3.6%,回收率为93.4% — 102.5%,实验结果令人满意。

1.3.5ICP-AES法测定铋矿石中砷、锑、铋的分析 方法，优化了仪器的测试条件，并对共存元素的干扰进行了研究，该法采用王水、HF、HC104处理 样品，共存元素 Fe(85 mg)、Cu(20 mg)、Zn(100 mg)、Pb(60 mg)、Al(100 mg)、Ni(12 mg)、Cr(10 mg)、V(10 mg)、Sn(20 mg)不干扰测定，方法简 便、快捷、准确度高，分析结果与原子吸收法的测 定值吻合较好，适用于铋矿石中砷、锑、铋的快速测定。

1.3.6通过碳酸钠高温熔样，热水浸取过滤除去S042•和Na+，酸化溶解沉淀的方法处理样品，采用ICP - AES法测定了重晶石中的杂质元索钙、锶、铁,该方法快速、简便，钙、锶、 铁的检出限分别为0.005 4,0.003 9,0.008 4 相对标准偏差为1.1% — 1.4%,回收率 为99.4% — 100.3%,各待测元素间以及待测元素和基体间测定时相互不影响,共存元素铝、镉、 铅、锌因含量极微，不干扰测定，检测结果较为满 意，在重晶石日常检验中具有重要的实际意义。

1.3.7用混合酸(HF: HNOj: HC104： H20 = 4:2:2:2)溶样，不经任何分离.ICP-AES 法同时测定了磷灰石中的钙、磷、铁、铝、镁、锰、 钛,实验结果表明：本法简便、快速,相对标准偏差为1.15% —4.31%,加标回收率为98.9% — 105.0%,共存元素 Fe(0.1 mg)、Mn(0.1 mg)、Cr (0.01 mg)、Cu(0.01 mg)、V(0.01 mg)不干扰测 定，分析结果与化学分析法和原子吸收法的测定 结果基本一致，能满足分析要求。

1.3.8通过对磷矿石主S、痕量成分分析的研究,建立了采用HF-HQ04溶解样品后直接测定磷矿石中 磷、转、镑、铁、H猛、钾、纳主苗、痕量元索的 ICP-AES法，本法灵敏度、精密度和准确度较 好，麻、角、镑、铁、错、钦、话、钾、钠的检出限分别 为0.027,0.006 5,0.008 7,0.072,0.002 4,0.11, 0.009 8,0.36 , 0.15 mg/L,相对标准偏差为 0.75% — 2.57%,应用于磷矿石标样分析，结果令人满意。

1.4 ICP-AES在生物分析中的应用

1.4.1使用PTTE高压密封消化罐，用 HN03+HC104(4+ 1)消解样品，用 ICP-AES法 同时测定了刺槐花中的铁、锰、铜和锌,方法简便，稳定性好，铁、锰、铜和锌的检出限分别为 0.6,0.7,0.4,0.8押/X,回收率为96% — 106%, 相对标准偏差为4.7% — 7.9%,分析结果令人 满意，并为刺槐花的药物功效、营养开发提供了科学依据和质量检测方法。

1.4.2用 HNO, + HQ04消解样品，试液用ICP - AES法同 时测定菊花中锌、铁、锰、铜、镁的新方法，该法准确、快速、简便，梓、铁、猛、铜、镑的检出限分别为 4.2,7.8,0.4,7.3,4.8mg/L,回收率为95.5% — 102.8%,相对标准偏差为1.3% —3.9%,应用 于菊花样品的测定，结果令人满意。

1.4.3用ICP-AES法对美国黑提葡萄的正常叶和枯叶中的铜、镁、锌、锰、镉、镍、铝、铁金厲元索的含量进行了测定。实验结果表明:此法简便、可靠、 分析速度快,具有良好的精密度和准确性，分析结果令人满意，加标回收率为95% — 104%。

1.4.4将羊栖菜样品经HNOj-HzOz微波 消解后，采用ICP-AES法测定了其中的砷，砷的检出限为0.006 mg/L,相对标准偏差为 0.52%,加标回收率为98.67%。

1.4.5建立微波消解连续氢化物发生-ICP - AES法测 定川山紫中痕量硒的方法，系统研究了微波消 解、氢化物发生的条件,消解酸体系为 HNQ3—H202_H20,消解压力为400 kPa,功率为 300 W,时间为15 min,硒的氢化物发生条件以5 moI/LHCl为介质,KBH*浓度为5 &/L,砸的检出 限为0.003 8mg/L,相对标准偏差为1.13%,样 品加标回收率为99.24%,方法简便、快速，准确 度、灵敏度和精密度均能满足实际分析的要求， 存在于川山紫中的主量元索钾、钠、钙、镁、硅等 对测定不产生彩响,并可用于其它植物样品的分 析,分析结果令人满意。

1.4.6研究植 物样品中15个稀土元素的电感耦合等离子体发 射光谱测定方法，试验了植物样品的灰化温度、 干扰元素的影响,选择了试验条件，对4个植物标样中的铈、镝、铒、铕、礼、钬、镧、 镥、钦、错、衫、试、结、纪、镱进行了分析,实验结 果表明：灰化温度对稀土元索的测定无明显影 响,植物样品中的主要元索为硅、磷、钙、镁、铁、 钠、钾等，样品灼烧后用N8202碱熔，可除去大量 的硅、磷、钠、钾，采用阳离子交换树脂交换分离可较好地除去钙、镁、铁等杂质，溶液中干扰元索 的残存fi甚微，不干扰稀土元索的测定,方法的相对标准偏差为0.9% — 19.0%,分析结果令人满意。

1.4.7研究用HNQ, + H2S04+ 11(：104消解样品，用ICP-AES法同时测定茶叶 中锌、铁、锰、铜、镍、镁的新方法，在选定的条件下，锌、铁、锰、铜、镍、镁的检出限分别为 4.2,7.8,0.4,7.3,7.6,4.8 M/L,相对标准偏差 为0.3% — 4.7%,回收率为94.7% — 104.2%, 该法准确、快速、简便，适用于茶叶样品的测定， 实验结果令人满意。

1.4.8采用干灰化法 处理植物试样，用ICP-AES法测定了国内环境 标样82 - 301桃叶中的铜、锌、锰、钡、锶、棚，美 国NBS1571果树叶中的钙、镁、钾、磷、铁、硼、镍、 钡、格、银、铜、锌、猛、钼、钴、轨，美国NBS1567小 麦粉中的锌、铁、猛、镇、铜、钥和美国NBS1577牛 肝中的磷、钾、镁、锌、钴，方法采用钾和钙标液分 别配制，并绘制钙对钾的干扰曲线方式,在钾的 测定结果中自动扣除钙的干扰，其它元素对测定 无明显的干扰影响，测定结果与推荐值一致，钙、 嫌、钾、磷、铜、锌、铁、锰、硼、钒、镍、锶、钡、铬、 

钼、钴、钠的检出限分别为：8,0.3, 1.00,0.2, 0.01,0.07,0.2,0.006,0.05,0.027,0.04,0.002, 0.01,0.01,0.02,0.03,0.1 g/L,各元索的变异系 数均为0.87% —2.26%，加标回收率为82% — 167%。

1.4.9采用微波消解法处理样品， 运用ICP-AES法測定了大米中的铝、钙、铁、 钾、镁、锰、钠、锌，该法采用仪器同步背景扣除方 式扣除共存元素的谱线干扰。先将样品进行波 长扫描,观察共存元索的谱线干扰情况,然后选 择背聚扣除位置。

1.4..10用1(^->£3法測定 了海狗、牡蛎、龟板、乌贼墨、海马、海带等海产品 中的钙、镁、铜、铁、锌、锰,该法采用微波消解样 品、光谱仪同步背景校正、内标法测定，提高了方 法的准确度，测定结果令人满意，方法的回收率 为96% — 103%,相对标准偏差小于4%,各主 体元索对微量元索的测定无明显干扰。

1.4.11采用Psn萃淋树脂预富集分离技术，用ICP -AES法同时测定了猪肝、猪肉中痕量稀土元索 镧、铈、镫、钕、钐、钇的含量，本法排除了基体中 钙、磷、铁的干扰，检出限为0.33 — 0.74 ng/g (鲜样)，梢密度为4.9% — 11.0%,回收率为 84.8% — 109.1%。

1.4.12将齒虫壳样品 用高纯HNQ5和HC104加热消解后，用ICP-AES 法对其中的转、镑、钾、钠、铁、梓、換进行了测定， 方法采用离子峰扣除背景干扰，稳定可靠，为卤 虫壳的广泛应用提供了可靠的数据，钙、镁、钾、 钠、铁、锌、磷的检出限分别为5,丨,60,29,3,2,76 /ig/L,测定结果的相对标准偏差为0.651% — 5.71%,回收率为92.6% —97.3%。

1.5ICP-AES在其它方面的应用

1.5.1通过研究试验条件及适当的样 品前处理条件，提出了原油中铁、铜、镍、钒、钙、 镁6个元索的ICP- AES测定法，试样用HNO, 进行分解，选择适当的波长和背景校正进行分 析，该法具有灵敏度、准确度和精密度高、积分时 间短、方法简便等优点，铁、铜、镍、钒、钙、镁的检 出限分别为0.0006,0.0008,0.0028,0.0128, 0.002 3,0.000 7         加标回收率为94% —

104%，相对标准偏差均小于7% ,符合微量分析 要求，可用于原油质量的控制分析。

1.5.2介绍一种ICP-AES与氢化物发生法联 用测定活性炭产品中总砷含量的方法,并对样品 的灰化条件、仪器工作参数、基体的干扰等进行 了讨论，方法采用高温灰化活性炭样品，加入 MgO- Mg(NOj)2作保护剂，以防止砷的损失， 然后用3 mol/LHC1溶解残渣，该法简便、快速、 准确度高,在测定过程中采用基体匹配法消除基 体干扰，检出限为1.8/相对标准偏差小于 3%,加标回收率在95%以上。

1.5.3采用 PHD氢化物发生器，将亚硝酸钠和样品溶液分 二路送人雾化器，使碘离子氧化为挥发性的碘单 质,提髙了碘的传输效率，建立了用ICP-AES 测定碘的新方法，解决了过去碘的发射信号随放 置时间的增加而变小的问题，方法采用亚硝酸钠 作氧化剂,在低浓度下可消除氣离子的干扰，磷 和金等元索对碘的测定有干扰，一般样品中金含 量很少，磷的干扰系数为1.2x10_3,该法简便、 快速，检出限为14/ig/L,相对标准偏差为1.2%, 回收率为99.44% ,适用于食盐和海水中碘的测 定，分析结果令人满意。

2发展前

目前ICP-AES和ICP-MS已广泛应用于 环境保护、水质检测、新型材料、生物医学、药学、 石化、地理、地质、冶金、半导体、化学探矿、商品 检验、刑侦等领域,是环境分析领域中进行常量、 痕量和超痕量分析的主要手段之一。随着科学 技术的迅猛发展和环境分析需求的扩展，ICP- AES和ICP-MS技术正向着全面化和智能化的 方向发展。我们可通过进一步改进进样系统，根 据分析需要来选择自动进样器、超声波雾化器、 激光固体采样器、电热蒸发进样器、流动注射进 样器、有机样品进样器等不同的进样系统，提高 分光系统的分辨率，发展和完善扣除光谱干扰的 软件功能等，进一步提高方法的灵敏度，降低方 法的检出限，消除干扰的影响。并可通过进一步 发展ICP - AES和ICP - MS与离子色谱法(1C)、 髙效液相色谱法(HPLC)等测试技术的联合应用 等，充分发挥ICP-AES和ICP-MS快速、简便、 检出限低、灵敏度和精密度高、线性范围宽、稳定 性好、选择性好、干扰少、可同时进行多元素分 析、易于实现分析自动化等特点,逐步替代目前 所采用的一些传统的化学分析方法和仪器分析 方法，进一步提髙分析效率和分析质量，不断拓展ICP-AES和ICP-MS的应用天地，在环境分 析中ICP-AES和ICP-MS将会有新的发展。