动态反应池-电感耦合等离子体质谱法直接测定高盐氯化钙型地下水中的痕量总砷.pdf

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1、第41卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究简报第12期2013年12月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1915～1918DOI：10．3724／SP．J．1096．2013．30638动态反应池．电感耦合等离子体质谱法直接测定高盐氯化钙型地下水中的痕量总砷张江义郭伟李国敏(中国科学院地质与地球物理研究所，中国科学院工程地质力学重点实验室，北京100029)(生物地质与环境地质国家重点实验，中国地质大学(武汉)，武汉430074)摘要采用0：作为反应气，将As氧化成As0后在m／z91处测定，有效消除了m／z75处加

2、Ar”Cl，Ca”C1，KAr形成的质谱干扰，建立了电感耦合等离子体质谱法(ICP—MS)直接测定高盐氯化钙型地下水中痕量总砷的方法。优化了反应池(DRC)的参数，在O：流速为0．1mL／min，反应池抑制参数R。=0．55时，背景等效浓度(BEC)最小。样品中加入3％甲醇可以提高AsO的信号强度3．6倍。方法采用海水标准物质NASS-4和CASS一5进行了验证，结果令人满意。方法的检出限为0．叭L，1．0g／LAs的7次平行测定的相对标准偏差为1．8％。关键词电感耦合等离子体质谱；总砷；氯化钙；高盐地下水1引言地下水中的砷可以通过饮水或灌溉用水等直接或间

3、接的方式进入人体，对人体健康具有潜在的危害性，是地下水中必须监测的有害元素之一。目前，检测地下水中砷含量的方法有原子吸收光谱法(AAS)I2J，原子荧光光谱法(AFS)J，电感耦合等离子体光谱法(ICP—AES)J，电感耦合等离子体质谱法(ICP．MS)71等。虽然这些技术具有较高的灵敏度，但要直接测定高盐地下水样品中的痕量总砷也是较困难的。采用石墨炉原子吸收光谱法(GF—AAS)直接分析时会受到NaC1和NaS0的干扰而导致灵敏度不佳j，需要分离富集；氢化物发生原子吸收光谱法(HG．AAS)的选择性和灵敏度虽然较高，但对于未污染的地下水砷的检测来说其灵敏

4、度仍然不足，需要通过冷阱、吸附剂的初步富集步骤。氢化物发生原子荧光光谱法(HG—AFS)虽然能够检测高盐地下水中痕量水平的砷，但氢化物发生技术可有效测定无机砷含量，对有机形态砷无法检测，因此对存在有机形态砷的地下水的检测时结果偏低。ICP．AES测砷的检出限较差，无法直接测定地下水中的痕量水平砷。ICP．MS具有检出限低、灵敏度高、动态线性范围宽等优点，常用于微量元素的检测。采用ICP—MS直接分析高盐氯化钙型地下水中的总砷时，砷在m／z75会受到基体元素和氩气的严重干扰(。Arcl，。caCl，KAr)。为了减少这些干扰，许多技术被用于ICP—MS，如扇

5、形磁场ICP．MS[]，氢化物发生]，电热蒸发]，膜去溶剂技术]，数学方程校正]，加人有机物㈨或分子气Ⅲ修饰等离子体气等。这些技术虽然能降低干扰，但仍存在一些不足，扇形磁场测砷的灵敏度较低，电热蒸发和膜去溶需要配置专门的装置，氢化物发生技术会引入大量的HC1进入ICP焰，数学方程校正或者加入有机物修饰等离子体气对复杂基质的样品不适用。碰撞／反应池技术(DRC)可以有效的降低ICP．MS的质谱干扰¨。对于砷的测定，有两种途径可以减少干扰：利用甲烷气或氨气或氦气等对干扰物反应碰撞消除后在m／z75测定；采用O2或N：O气将As氧化成AsO后，在m／z91处测定

6、引。本研究利用DRC技术，采用氧气将As氧化成As0测定，同时加入甲醇提高As0的灵敏度，建立了ICP．MS直接测定高盐氯化钙型地下水中砷的方法。本方法采用海水参考物质(NASS-4，CASS-5)进行了验证，结果令人满意。2013-07-03收稿；2013-07-30接受本文系国家重点基础研究发展计划(No．2010CB428801)和国家自然科学基金(No．21207120)资助}E·mail：guominli@mail．iggcas．ac．cn第12期张江义等：动态反应池一电感耦合等离子体质谱法直接测定高盐氯化钙型地下水中的痕量总砷1917稳定，背景

7、等效浓度(BEC)在0流速为0．1mL／min时最小。图2b中，R<0．55时，AsO的信号强度随着。值的增加而趋于稳定，而基体信号强度却降低；当R>O．55时，As0和基体的信号强度同时降低，而BEC值却增大，在=0．55时，BEC最小。实验选择02流速为0．1mL／min，R=0．55。3．3甲醇加入对Aso信号强度的影响As的第一电离能较高(9．81eV)，有机物的加人可以提高高电离能元素的信号强度。实验研究了甲醇浓度对AsO信号强度的影响(图3)。加人3％甲醇，As0的信号强度最大，信号可以提高约3．6倍。这种信号增强现象可能是带正电的碳物种与高电

8、离能砷在等离子体的中央区域发生了电荷转移反应所致。3．4海水标准物