DZ/T 0064.80-2021《地下水质分析方法 第80部分：锂、铷、铯等40个元素量的测定》全文与要点

标准概况

DZ/T 0064.80-2021《地下水质分析方法 第80部分：锂、铷、铯等40个元素量的测定 电感耦合等离子体质谱法》是DZ/T 0064《地下水质分析方法》系列标准的第80部分，由自然资源部2021年2月22日发布、2021年7月1日实施，代替DZ/T 0064.80-1993《地下水质检验方法 等离子体质谱法测定锂等39个元素》。本部分由自然资源部提出、全国自然资源与国土空间规划标准化技术委员会归口，与1993版相比主要变化：标准名称改为"地下水质分析方法 第80部分：锂、铷、铯等40个元素量的测定 电感耦合等离子体质谱法"；增加了警示内容；增加了第2章规范性引用文件和第10章质量保证和控制内容；修订了方法检出限、调整了仪器工作条件；修订了准确度数据；元素由39个调整为40个（增加铝、钴，删除汞）。

标准定位

本部分规定了电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定地下水中锂、铍、铝、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜、锌、锗、砷、铷、锶、钇、钼、银、镉、铯、钡、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钨、铅、铋、钍及铀40个元素量的方法，适用于地下水资源调查评价、监测与利用等水样中上述元素的测定，方法检出限0.01ng/mL-2.00ng/mL、定量限0.05ng/mL-10.0ng/mL。ICP-MS是地下水多元素痕量分析的核心手段——一次进样同时测定几十种元素（含量跨度从μg/L到ng/L量级）、检出限达ng/mL级，满足地下水微量与痕量元素（重金属、稀土、放射性元素铀钍等）的水质调查评价需求，本方法把地下水分析能力从单元素扩展为40元素同步测定，与第42部分（电感耦合等离子体发射光谱法ICP-OES测9元素）形成“ICP-OES测常量微量和ICP-MS测痕量”的配套体系。

方法原理

地下水样品经硝酸酸化，样品溶液经过雾化由载气（氩气）导入ICP炬焰中，经过蒸发、解离、原子化和离子化等过程，大部分转化为带正电荷的离子，经离子采集系统进入质谱仪，质谱仪根据质荷比（m/z）进行分离。对于一定的质荷比，质谱的信号强度与进入质谱仪的离子数成正比，即样品中待测物浓度与质谱信号强度成正比。通过测量各同位素质谱的信号强度来计算样品溶液中的元素含量——以“同位素质荷比分离+信号强度定量”实现多元素同时测定（不同元素（同位素）质荷比不同，四极杆质量分析器按质荷比依次扫描，一个样品完成40个元素的同步定量）。

主要技术内容

试剂与标准溶液。 纯水符合GB/T 6682一级水（痕量分析用水纯度要求最高）；硝酸（ρ20=1.42g/mL）优级纯；硝酸溶液（2+98）作稀释介质和校准空白；单元素标准储备溶液按附录B配制或购买国家认可的标准物质；多元素混合校准溶液（表2）：按元素性质分5组配制——校准溶液1（Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu稀土轻组20ng/mL）、校准溶液2（Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu稀土重组20ng/mL）、校准溶液3（Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Li、Rb、Cs、Ge、U、Th、Be、Cd、Bi、Mo 20ng/mL）、校准溶液4（Al 500ng/mL以50g/L酒石酸和硝酸（5+95）为介质——铝在近中性水中易水解，用酒石酸络合稳定；Ti、Cr、Mn、Sr、Ba 100ng/mL；W 20ng/mL）、校准溶液5（As、V 100ng/mL；Ag 20ng/mL）——不同元素按基体稳定性和灵敏度分组配标，避免高浓度元素污染低浓度元素和相互干扰；内标溶液：铑、铼单元素标准储备溶液配制，质量浓度均为10ng/mL（表1中轻元素用103Rh内标、重元素（稀土、钨、铅、铋、钍、铀）用185Re内标——内标校正基体效应和仪器漂移）；空白溶液（校准空白2+98硝酸、清洗空白5+95硝酸）；单元素干扰溶液（钡、铈、镨、钕、锆、锡1μg/mL、钛10μg/mL、铁、钙250μg/mL——求干扰系数k用）；仪器调试溶液1和2（铍、钴、铟、铈、铀混合溶液10ng/mL和1ng/mL）。
仪器设备。 电感耦合等离子体质谱仪（仪器能对5u-250u质量范围内进行扫描，最小分辨率为在5%峰高处1u峰宽；四极杆ICP-MS工作参数参见附录C）；排气移液器（10μL-100μL、100μL-1000μL）；氩气（体积分数≥99.99%）。
样品。 地下水样品采集后，用硝酸酸化处理（酸化成酸性保存样品，防止元素吸附和沉淀）。
试验步骤。 空白试验（随同样品吸取双份硝酸溶液进行）；验证试验（随同样品分析含量相近的标准物质溶液）；测定（7.3）：按操作说明书规定条件启动仪器，仪器点燃后至少稳定30分钟；最佳化调谐——用仪器调试溶液2对质谱仪进行质量校准、用仪器调试溶液1进行模拟脉冲模式交叉校准、用仪器调试溶液2对灵敏度进行调整，要求计数率>20k cps、氧化物产率<2%、双电荷离子产率<5%（灵敏度、氧化物和双电荷产率是ICP-MS性能调谐的三项指标）；选择分析同位素和内标同位素（表1）、编制样品分析表，采用铑铼内标在测定过程中通过三通在线引入内标溶液；校准——以校准空白溶液为零点、一个或多个浓度水平的校准溶液建立校准曲线，校准数据采集至少3次取平均值；每批样品测定时同时测定校准空白溶液和校准溶液；每批样品测定时同时分析单元素干扰溶液以获得干扰校正系数k并进行干扰校正；样品测定中间用清洗空白溶液清洗系统。
结果计算与干扰校正。 测定溶液中待测物质量浓度由质谱仪测量的离子计数率在最小二乘法回归的工作曲线（I=a+bc）上计算求得，样品中待测物质量浓度ρ(B)=ρ-ρ0（ρ为测定溶液浓度、ρ0为空白溶液浓度）；干扰校正：干扰校正系数k=ρeq/ρin（ρeq为干扰物标准溶液测得的相当待测物的等效质量浓度、ρin为干扰物标准溶液已知质量浓度），待测物的真实浓度ρtr=ρgr-kρsin（扣除干扰物对待测物同位素的贡献——质谱干扰（同质异位素、多原子离子、氧化物离子等）通过干扰系数法校正）。
质量保证和控制（第10章）。 按DZ/T 0130和检测方法要求开展质量控制（标准物质验证、空白控制、加标回收、重复测定等）。

知识点总结

"ICP-MS一次进样40元素"的效率优势。 地下水水质分析传统上把元素按含量和性质分配到原子吸收、发射光谱、极谱等多种方法分别测定（几十个元素需要十几种方法多台仪器），本方法用ICP-MS一次进样同时测定40个元素（碱金属锂铷铯、碱土锶钡、过渡金属、重金属铅镉、稀土15元素、放射性元素铀钍、类金属砷锗等），检出限ng/mL量级——"多元素+痕量检出“使地下水全项分析的时间成本和样品量大幅下降，是地下水调查评价中”一水多测"的高效手段。
"内标+干扰系数"的双重校正体系。 质谱分析要解决两大误差来源：基体效应（高盐基体抑制或增强待测元素电离——地下水矿化度差异大，同一元素在不同水样中灵敏度不同）用内标校正（铑铼内标通过三通在线引入、与样品同时进样，内标信号变化反映基体效应和仪器漂移并自动校正——轻元素配铑内标、重元素配铼内标）；质谱干扰（同质异位素重叠、多原子离子干扰——如40Ar35Cl干扰75As、氧化物离子干扰稀土元素）用干扰系数法校正（配单元素干扰溶液测干扰物对每个待测同位素的等效贡献k，从表观浓度中扣除k×干扰物浓度）——"内标校正基体效应+干扰系数校正质谱干扰"是ICP-MS准确定量的双保险。
"氧化物<2%、双电荷<5%、计数率>20k"的性能门槛。 调谐指标是方法灵敏度和准确度的前提：灵敏度（计数率>20k cps——保证低含量元素可检出）、氧化物产率<2%（CeO⁺/Ce⁺——氧化物离子干扰稀土等被测同位素，氧化物产率低说明雾化等离子体条件好）、双电荷离子产率<5%（Ba²⁺/Ba⁺——双电荷离子干扰其他同位素）——"调谐通过才可测定"是ICP-MS方法可用的门槛，也是不同实验室间可比性的基础（同样指标保证同样性能）。
"分级配标+专用介质"的校准策略。 40个元素含量范围和化学性质差异大，校准溶液分5组配制：稀土（轻组/重组分别配）、常规金属、铝（高浓度500ng/mL+酒石酸介质防水解）、砷钒银（As易挥发放置损失）——"分组配标“避免元素间污染和浓度级差过大；铝用酒石酸络合、钨单独（钨易水解）——”介质设计保证标准溶液稳定性"，这是多元素混标配制的工程经验（混标不是简单把所有元素倒在一起）。

适用读者

本部分适用于地质实验室、环境监测机构和高校科研实验室的痕量分析测试人员，水文地质调查、地下水水质评价（微量元素与人体健康、稀土元素水文地球化学、铀钍放射性元素调查）技术人员，以及高校分析化学、地球化学、水文地质专业师生。

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