化工论文ICP—MS法对水基胶中铬、镍、镉、铅的测定

　　摘要：通过电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）建立了卷烟水基胶中Cr、Ni、Cd、Pb的定量分析方法。采用微波消解法处理样品，以Ge、In、Bi为内标，利用动态反应池技术消除ArC离子对Cr的干扰。所测元素线性相关系数均在0.9998以上，检出限为0.012～0.044μg/L，定量限为0.041～0.145μg/L，加标回收率为83.0%～114.0%。样品中重金属含量低，Cd未检出。该方法准确度高、简单快速，适合水基胶中4种元素的检测。

　　关键词：水基胶,电感耦合等离子体质谱法,动态反应池模式,重金属,化工论文

　　建立水基胶中重金属检测方法，对监控水基胶品质和提高卷烟质量安全具有重要意义。目前比较成熟的痕量重金属检测方法主要包括原子吸收光谱法（AAS）[2，3]、原子荧光光谱法（AFS）[4]、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）[5]、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等[6-8]。与其他方法相比，ICP-MS法灵敏度高、检出限低、线性范围宽，能同时测定多种元素，但也受到基质效应、同量异位素和多原子离子重叠等影响因素。尤其是多原子离子干扰，已经成为制约ICP-MS发展的重要障碍。动态反应池（DRC）模式是近年来发展较快的消除多原子离子干扰等的方法之一[9]。本试验结合微波消解技术，建立了动态反应池ICP-MS快速测定卷烟中水基胶中Cr、Ni、Cd、Pb的方法，以期为控制卷烟质量提供参考。

　　1材料与方法

　　1.1仪器

　　ElanDRCe电感耦合等离子体质谱仪（美国PE公司），Mars5微波消解仪（美国CEM公司），XP204电子天平（瑞士梅特勒托利多公司），Milli-Q超纯水仪（美国Millipore公司），烘箱（美国Binder公司）；50mL聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料瓶，塑料表面皿（直径约8cm），2mL一次性塑料滴管；高纯氩气（纯度≥99.999%，昆明梅塞尔气体产品有限公司）。

　　1.2材料与试剂

　　6份水基胶样品购买于昆明某烟草市场。

　　调谐液（Elan6100DRCSetup/Stab/MasscalSolution，美国PE公司）；浓硝酸（美国Sigma公司）；过氧化氢（德国Merck公司）；GBW10016茶叶标准物质（中国计量科学研究院）；1000μg/mLCr、Ni、Cd、Pb标准溶液（中国计量科学研究院）；10μg/mLGe、In、Bi内标混合液（美国Agilent公司）；去离子水配制含有0.5μg/mLCd、Pb和0.25μg/mLCr、Ni标准溶液母液，并将其稀释为0.25、0.50、1.25、2.50、5.00μg/L（以Cd、Pb计）5级标准溶液，同时配制5μg/LGe、In、Bi内标溶液，标准溶液及内标溶液的配制均使用5%（V/V）HNO3溶液。

　　1.3方法

　　1.3.1样品处理取水基胶样品于表面皿中，60℃温箱放置2h，去除水分及其他挥发性溶剂。称量至0.5g（精确至0.1mg）样品于50mLPFA消解罐内，加入5mL浓硝酸，预消解12h后再加入2mL过氧化氢。拧紧罐子，放入微波消解仪内消解。待消解罐降至室温后，将消解液转移至PET塑料瓶中，并用去离子水洗涤消解罐内壁及瓶盖3次，定容至50mL，同时做样品空白。

　　1.3.2仪器参数通过优化雾化器流量、透镜电压、射频功率等将氧化物干扰CeO/Ce、双电荷干扰Ba2+/Ba比值降至3%以下，灵敏度（以In计）高于20000cps，具体设置见表1。

　　1.3.3消解试剂的选择和消解程序优化硝酸是微波消解常用试剂，能溶解除金、铂外的大多数金属。过氧化氢与硝酸混合使用，可减少氮气生成并提高消解温度，促进样品消化。因此试验选择硝酸和过氧化氢为消解试剂，优化消解程序见表2。

　　1.3.4DRC分析选取各元素丰度较高、干扰较少的同位素为测量对象。Cr元素受ArC离子干扰严重，常在DRC模式测定[10，11]。本试验对比了DRC模式与标准模式对Cr测量结果的影响。配制含有0.02%（V/V）甲醇的5%（V/V）硝酸溶液和以此溶液为基底的2μg/LCr溶液，在DRCMD中对反应气（CH4）流量和拒绝参数RPq进行优化，结果见图1。

　　由图1可知，在最优状态（CH4流量0.9mL/min、RPq为0.80）时，BEC为0.0223μg/L，仅相当于实际浓度的1.1%。而保持CH4流量不变，RPq减小为0.75时，BEC虽升高至0.0266μg/L，但净响应强度可增加一倍，因此选择CH4流量为0.9mL/min、RPq为0.75时为DRC试验条件。

　　除Cr元素外，其他元素均采用标准模式，206Pb、207Pb为铀等放射性物质衰变产物，丰度受外界环境影响，没有固定值[12]。选择3个丰度高、干扰少的同位素之和测定可以提高准确度。具体设置见表3。

　　2结果与分析

　　2.1DRC模式和标准模式测定Cr的比较

　　ICP-MS测定Cr时，基体中有机分子会随样品进入等离子体，在超高温作用下电离释放出C+离子。当等离子体进入采样锥后，温度急剧下降，部分C+与载气Ar原子发生碰撞-诱导反应，生产ArC+离子。虽然发生反应的C+比例不高，但由于水基胶中C元素含量远多于Cr，ArC+对Cr定量带来的影响不可忽视。DRC模块由一套四极杆和反应腔构成，在腔体中通入CH4和NH3反应气与干扰物质发生气相化学反应，改变干扰多原子离子的质荷比，再利用四极杆选择性将其除去。其反应效率高，选择性强，可在去除大部分干扰离子的同时，提高信噪比、准确度和检测限。由表4可知，标准模式下Cr测定结果偏高，而DRC模式测定结果较为准确。

　　2.2工作曲线和检测限

　　标准曲线采用强制过原点方式，线性相关系数均大于0.9995，4种元素检出限为0.015～0.057μg/L，定量限达到0.050～0.191μg/L（检出限和定量限分别以空白样品测定10次标准偏差的3倍和10倍计）。具体见表5。

　　2.3方法回收率

　　选取2个样品进行3梯度加标回收率测定，结果见表6。由表6可知，Cr、Ni、Cd、Pb加标回收率为83.0%～114.0%。

　　2.4样品测定

　　抽取6个水基胶样品，测定后按X=（C-C0）×50/[（m×1000）×（1-w）]计算样品重金属含量，式中X为样品中重金属浓度（μg/g），C为元素测定浓度（μg/L），C0为空白样品测定浓度（μg/L），m为称样量（g），w为含水量，定容体积为50mL，结果见表7。

　　由表7可知，所测样品重金属含量较低，未检出Cd元素，Cr、Ni、Pb含量较低且均小于0.05μg/g。

　　3结论

　　建立了DRC-ICP-MS同时测定水基胶中Cr、Ni、Cd、Pb重金属元素的方法，并对市购6个样品进行测定。结果表明，DRC-ICP-MS法灵敏度高，检出限低，加标回收率良好，分析速度快，适合水基胶中4种重金属的检测。

　　参考文献：

　　[1]李爱琴，王阳峰，杨珊娇.浅谈重金属污染对健康的危害[J].河南机电高等专科学校学报，2005，13（4）：49-50.

　　[2]朱书秀，陆明华.微波消解-石墨炉原子吸收法测定香精香料中的砷、铅[J].烟草科技，2009（4）：46-49.

　　[3]石玮玮，淦五二，苏庆德.冷蒸气发生原子吸收法测定烟草中镉和汞[J].光谱学与光谱分析，2005（7）：1135-1138.

　　[4]王志嘉，尤海丹，吴志刚.微波消解-原子荧光光谱法测定中药材中铅、镉、砷、汞、锑的含量[J].沈阳药科大学学报，2008，25（5）：388-392.

　　[5]贺与平，崔娅，王淑华，等.ICP-AES法同时测定烟草中16种元素[J].理化检验（化学分册），2001，37（11）：41-42.

　　[6]孙雨安，宋世丘，王国庆，等.微波消解/ICP-MS法测定烟草中微量元素含量[J].光谱学与光谱分析，2010，30（7）：1968-1971.

　　[7]石杰，李力，胡清源，等.ICP-MS法同时测定烟草中的铬、镍、砷、硒、镉、汞、铅[J].烟草科技，2006（12）：29-37.

　　[9]DENISP，MATTHIASL，J？譈RGENWE.ReductionofpolyatomicinterferencesinbiologicalmaterialusingdynamicreactioncellICP-MS[J].MicrochemicalJournal，2010，95（2）：315-319.

　　[10]倪朝敏，汤建国，王海利，等.动态反应池电感耦合等离子体质谱法同时测定彩色卷烟纸中7种重金属[J].光谱实验室，2010，27（2）：472-477.