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饮用水中溴和碘形态的离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定法

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・920・ 环境与健康杂志2016年10月第33卷第1O期JEnvironHealth,October2016,Vo1.33,N0.10 ・技术与方法・ 饮用水中溴和碘形态的离子色谱一电感耦合等离子 体质谱联用测定法 陈绍占 ,刘丽萍 ,张妮娜 ,王小艳 1.北京市疾病预防控制中心食物中毒诊断溯源技术北京市重点实验室,北京100013;2.首都医科大学公共卫生学院 摘要:目的建立饮用水中痕量溴和碘形态的离子色谱一电感耦合等离子体质谱(icP—MS)测定法。方法子体质谱进行检测。结果选用Dionex IonPac AS16阴离子交换色谱柱作为分析柱,以30 mmol/L氢氧化钾为淋洗液,溴和碘形态经色谱分离后由电感耦合等离 BrO3-和Br在0.50~300.00 g/L|,10 一和I_在0.10~300.00 g,L的浓度范围内,所得的回归方程 该方法操作简便,灵敏,线性范围宽,重现性好,适用于饮用水中溴和碘形态的分析。 文章编号:100l一5914(2016)10—0920—04 均呈较好的线性关系,r>0.999。该方法对BrO3-,Br-、IO3-和I一的检出限分别为0.08、0.05、0.01和0.01 t ̄g/L,平均回收率为 88.66%一105.25%,RSD<3%。结论中图分类号:0657.6 关键词:离子色谱一电感耦合等离子体质谱;饮用水;溴酸盐;溴化物;碘酸盐;碘化物 文献标志码:A Determination of bromine and iodine species in drinking water by ion chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry CHEN Shao—zhan ,LIU Li—ping,ZHANG Ni—na,WANG Xiao-yan Beijing Key Laboratory ofDiagnostic and Traceability Technologies for Food Poisoning.Beijing Centerfor Disease Control and Prevention,Beijing 100013,China Corresponding author:L1U Li-ping,E—maiZ:l ̄9312@163.com Abstract:Objective To establish the method for the determination of bromine and iodine species in drinking water by ion chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry.Methods An anion exchange column(Dionex Ionpac AS16 column)was used as the analytical column and 30 mmoYL of KOH solution was used as the eluent.Bromine and iodine species were detected by inductively coupled plasma mass spectrometry after chromatographic separation.Results The linear correlation coefficients(r)of bromate,bromide,iodate and iodide were higher than 0.999 in the concentration range of 0.5-300 g/L and 0.1—300 L,respectively.The limits of detection for bromate,bromide,iodate and iodide were 0.08,0.05,0.01 and 0.01 g/L respectively.The average recoveries were 88.66%一105.25%and the precision of the method was not more than 3%.Conclusion This method is suitable for the analysis of bromine and iodine species in drinking water and has several advantages including simplicity,sensitivity,broad linear range and good reproducibility. Key words:Ion chromatography—inductively coupled plasma mass spectrometry;Drinking water;Bromate;Bromide;Iodate;Iodide 溴酸盐在国际上被认定为2B级的潜在致癌物, 我国GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》和GB 8537--2008((饮用天然矿泉水》中溴酸盐的最高允许 浓度为0.01 mg/L。溴酸盐多为天然水经过臭氧消毒后 产生的消毒副产物,我国GB/T 5750--2006((生活饮用 水标准检验方法》和GB/T 8538-2o08((饮用天然矿泉 水检验方法》中规定溴酸盐的检验为离子色谱法,但 方法的检出限为5 L。碘是人体每日必需的微量元 素,在体内被用于合成甲状腺激素,摄人过高或过低 均对健康产生危害;水中碘主要以碘酸根和碘离子形 态存在l11。有研究报道,高剂量的碘酸钾对机体有一定 的损伤,而碘化钾则无损伤或损伤较JJh[21。水中溴形态 和碘形态的监测可为饮水安全提供必要的支持。离子 1393I:10.16241/j.cnki.1001-5914.2016.10.02l 色谱法、液相色谱法、尺寸排阻色谱和毛细管电泳与 不同的检测方法联用分别测定碘和溴的形态已有报 道,检测器包括电导检测器 、紫外检测[5-71,电感耦 合等离子体发射光谱法『8 和电感耦合等离子体质谱 (IcP—Ms)法 。ICP-MS与离子色谱联用技术具有灵 敏度高、线性范围宽、选择性好等优点。因此,本研究 建立了饮用水中Br_、BrO3-,I一及IO 一同时测定的离子 色谱一ICP—MS联用法。通过优化色谱条件使四种待测 阴离子在较短时间内完成分析;通过优化质谱条件消 除干扰、降低噪音提高了方法的灵敏度。 l材料与方法 作者简介:陈绍占(1987一),男,研究实习员,从事元素及形态分析研究。 通讯作者:刘丽萍,E—mail:11p9312@163.com 1.1仪器与试剂 ICS1 100型离子色谱仪(美国热电 公司),iCAP Q型电感耦合等离子体质谱仪(美国热电 公司),Dionex IonPac AS16阴离子交换柱(250 mrnx4 mnl,10 m)及其保护柱(美国热电公司),Dionex 环境与健康杂志2016年10月第33卷第lO期J Environ Health,October 2016,Vo1.33,No.10 IonPac AS19阴离子交换柱(250 mmx4 mm,10 m)及 其保护柱(美国热电公司),Milliplus 2150超纯水处理 生的KOH作为淋洗液,简单方便,采用普通等浓度 泵,通过设置在线发生器产生KOH的浓度,即可实现 梯度淋洗和等浓度淋洗,延长泵的使用寿命。在淋洗 液进入ICP—MS仪之前,增加离子色谱特有的抑制器, 系统(美国Millipore公司),氢氧化钾EGC发生器(美 国热电公司)。溴离子单元素标准溶液和碘离子单元 素标准溶液(1 000 mg/L,国家有色金属及电子材料分 析测试中心),水中溴酸根离子标准溶液(1 000 mg/L, 中国计量学院研究院),碘酸钾标准物质 (GBW061lOb,纯度为99.96%,中国计量学院研究 院),调谐溶液(1.0 g/L,Li、Co、In、Ba、Ce、U、Bi,2% HNO +0.05%HC1介质)。实验用水均为超纯水。 1.2仪器条件 1.2.1离子色谱条件 IonPac ASI6阴离子分析柱 (250 mmx4 mm,10 p.m),IonPac AG16阴离子保护柱 (5O mm ̄4 mm,10 Ixm),30 mmol/L氢氧化钾等度洗脱; 流速为1 ml/min;进样体积为100 l;柱温为3O oC;分 析时间为12min。 1.2.2 ICP—MS条件射频功率为1 550 w;雾化器为 同心雾化器,自动提升;载气流量为1.05 L/min;采样 深度为5 mm;采集溴、碘的质量数(m/z)分别为79、 127;载气为高纯氩气,纯度I>99.999%。 1.3标准溶液的配制 准确称取经过干燥后的碘酸 钾标准物质0.168 6 g于100 ml容量瓶中,以超纯水溶 解定容至刻度,配制成质量浓度为l 000 mg/L的碘酸 钾标准贮备溶液。准确量取适量1 000 mg/L的BrO,一、 Br-、IO。圾I_j示准贮备溶液逐级稀释后配制成100 mg/L 的混合标准使用溶液,再用超纯水逐级稀释,配制成 质量浓度为0.10、0.50、1.00、5.00、10.00、50.00、100.00、 300.00 g/L的}昆合标准系列溶液。以浓度( )对峰面 积(y)绘制标准曲线。BrO3-Br-、IO 一及I一的标准色谱图 如图1所示 O 100 200 30o 40O 5o0 600 时间£/s 图1 BrO3-,Br一及IO3-、I 准溶液的色谱图 1,4样品的前处理瓶装水和自来水过0.45 Ixm水 相滤膜后上机测定。 2结果与讨论 2.1 色谱条件的优化 2,1.1淋洗液的选择乙酸铵、铵、碳酸铵等常 作为流动相用于分析溴和碘的形态。但这些流动相均 需要手工配制,操作繁琐。本实验采用在线发生器产 置换淋洗液中的阳离子,可大大降低进入ICP—MS的 盐分,减小信号漂移。 2.1.2色谱柱的选择本实验选择AS19和AS16阴 离子交换柱进行优化实验,考察了20~70 mmoFL KOH 淋洗液分别在AS19和AS16色谱柱中对BrO3-Br一、 IO 圾I吩离效果的影响。随着淋洗液浓度的增大,Br_ 和I一的保留时间逐渐缩短且变化显著,BrO3-和10,一的 保留时间逐渐缩短但变化较小。在同一淋洗液浓度 下,BrO3-Br-、IO 一及I一在AS16柱中的保留时间均小于 在AS19柱中的保留时间,见表1。为了减少对仪器的 损害,延长使用寿命,选择浓度较低的30 mmol/L 的KOH作为淋洗液。在此浓度下,使用AS19柱需要 20 Inin完成分析,而使用AS16柱则只需要112 3 4 5 6 7 O 0 O O O  mi0 n就 可以完成分析,并且使用AS16柱时,待测4种阴离子 3 3 3 3 3 2 的灵敏度均高于AS19作为分析柱。因此,选择AS16 8 4 2 l O 9 4 5 0 0 2 6 柱作为分析柱。 5 4 4 3 3 3 4 6 5 5 0 8 57  5 6 4 3 表1不同浓度KOH淋洗液对AS19和AS16阴离子交换柱上 I O 7 6 5 5 4 4种待测阴离子保留时间的影 ̄(r2 O 9 5 a5 3 in) 9 5 1 l 7  浓度 AS19阴离子交换柱 ,‘6 A516阴离子交换柱 i 18 4 2 O 9 9 9 8 4 8 7 (reotol/E) 3 5 6 6 8 6 BrO3一 Br- IO3- I— BrO3一 Br- IO3- I 3 3 3 3 2 3 l O O 8 8 7 5 O O 3 3 3 3 3 8 9 6 5 5 3 3 2 0 O 5 4 4 3 3 7 4 7 5 O 1 58 1 5 I I 3 O 8 7 6 ∞ 2.2碰撞气的选择Br具有 Br和s。Br两种天然存 在的同位素,它们的相对丰度分别为50537%和49.463%。 但Br的第一电离能比较高(11.814 eV),难于电离。 I 的相对丰度为100%,其第一电离能为10.451 eV。因 此,需要调节仪器的参数使Br和I的响应值达到一个 较高的水平,以有效改善Br和I的检出限。 采用ICP—MS法测定Br时,会受到多原子离子 。 Ar加Ar H 对 Br的干扰, r4oA—H 对 Br的干扰。由 于。SAr的相对丰度(0.063%)远低于4OAr的相对丰度 (99.600%),故 oAr2 H 对 Br的干扰远大于 ̄Ar38Ar H 对 Br的干扰。因此,选择 Br作为溴形态分析检测的 质量数,同时可以通过动能歧视模式降低背景值,从 而降低检出限。 本实验采用碰撞反应模式降低相应的干扰,在优 化好的条件下,分别测定了空白溶液和溴、碘单元素 标准溶液(1O.00 t ̄g/L)中 Br、 Br和啪I在不同氦气流 环境与健康杂志2016年l0月第33卷第10期J Environ Health,October 2016,Vo1.33,No.10 速下的响应强度。在同一氦气流速下,将溴、碘单元素 标准溶液(10.O0 Ixg/L)中 Br、 和 I的响应强度和 空白溶液中为Br、 Br和 I的响应强度作比较,分别 2.5方法的准确度分别向瓶装水和自来水中添加 1、10、50 Ixg/L的混合标准溶液进行加标回收率实验, 平行6次,结果见表5。该方法对水中BrO3-、Br-、IO3_及 I一的加标回收率在85.00%~1 15%之间。 表5瓶装水和自来水中溴和碘形态的离子色谱一ICP—MS法的 加标回收实验结果( =6) 考察了0.5~5.5 ml/min碰撞气流速对溴、碘响应比值 的影响,结果显示,当氦气流速为4.5 ml/min时,79Br和 Br的响应比值达到最大值;同时 I的响应比值达到 较高值,见表2。故选择氦气流速为4.5 ml/min。 表2不同碰撞气流速对溴、碘响应比值的影响 2.3方法的线性范围、回归方程及检出限BrO3-和 Br一在0.50~300.00 g门L的线性范围内,10。一和I一在 0.10~300.O0 p,g/L的线性范围内,所得的回归方程均 呈较好的线性关系,r>O.999。以3倍信噪比计算,方法 对10 ~、I一、BrO3一、Br一的检出限分别为0.01、0.01、0.08、 0.05 Ixg/L,见表3。 表3水中溴和碘形态的离子色谱一ICP—MS法的线性范围、 回归方程及检出限 2.4方法重现性实验以精密度考察方法重现性,选 取三个不同浓度水平的瓶装水样品进行精密度实验, 结果见表4。结果显示,该方法对水中BrO/、Br-、103_及 I一在三个浓度水平下的RSD均小于3%。 表4瓶装水中溴和碘形态的离子色谱~ICP—MS法的精密度 实验结果(n=7) 2.6 实际样品测定 采用所建立的方法对瓶装水和 自来水等实际样品进行分析,结果显示,瓶装水和自 来水中检测出了BrO3-、Br-、103-及I一;但样品中BrOf的 浓度均低于国家限量标准(10 I ̄g/L)。见表6。 表6实际样品中BrO3-、Br-、10 及r的测定结果(rt=3, , g几) 注:ND为未检出。 3小结 本研究建立了离子色谱一电感耦合等离子体质谱 联用技术测定饮用水中溴酸根离子、溴离子、碘酸根 离子和碘离子的方法。该方法具有灵敏度高,分析速 度快,操作简单,线性范围宽,重现性好等优点,适于 饮用水中痕量溴酸根离子、溴离子、碘酸根离子和碘 离子的测定。 参考文献 [1]刘葳,杨红霞,李冰,等.高效液相色谱一电感耦合等离子体质谱 测定地下水中碘形态稳定性[Jj.分析化学,2007,35(4):571—574. 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Key words:GC—MS:Cigarette filler;Polyols;Humectants 卷烟制作过程中通常加入丙二醇、丙三醇、三乙 二醇等多元醇类作为保润剂,保润剂具有保持烟草水 和改善吃味的作用_1_2_,但保润剂在香烟燃烧过程中会 分,增加韧性,减少加工过程中造碎,降低香烟刺激性 DOh10.16241 ̄.cnki.1001-5914.2016.10.022 基金项目:国家科技部“十一五”科技支撑项目(2008BAI56B07)。 作者简介:董小艳(1974一),女,副研究员,从事环境与人体健康研究。 通讯作者:SE秦,E—mail:wangqinbj@163.eom 高温裂解成对人体有害的羰基化合物 ,为了有效控 制保润剂的添加水平,世界卫生组织(WHO)《烟草控 制框架公约》第9条和第10条工作组将保润剂(丙二 醇,丙三醇及三乙二醇)与烟碱、氨一起列为卷烟烟丝 中优先确定检测方法的3类化合物 。目前测定烟草 [8] Naozuka J,Oliveira PV,Oliveira ED.Determination of chlorine, bromine and iodine in milk samples by ICP—OES[J].J Anal Atom Spectrom,2003,18:917—921. 李淑敏,岳银玲,鄂学礼,等.饮用水中痕量溴酸盐的离子色谱测 定法[J].环境与健康杂志,2006,23(1):66—68. 张立辉,宋伟,陆幽芳,等.离子色谱法测定饮用水中溴酸盐[J] .中国卫生检验杂志,2006,16(1):53—54. 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