中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

中国西南岩溶区天然矿泉水痕量级溴酸盐测定中的基质干扰研究

杨希, 周小林, 郑松. 中国西南岩溶区天然矿泉水痕量级溴酸盐测定中的基质干扰研究[J]. 岩矿测试, 2025, 44(3): 469-477. doi: 10.15898/j.ykcs.202502260028
引用本文: 杨希, 周小林, 郑松. 中国西南岩溶区天然矿泉水痕量级溴酸盐测定中的基质干扰研究[J]. 岩矿测试, 2025, 44(3): 469-477. doi: 10.15898/j.ykcs.202502260028
YANG Xi, ZHOU Xiaolin, ZHENG Song. Discussion on Matrix Interference in Trace-Level Bromate Detection of Natural Mineral Water in Southwest China Karst Area[J]. Rock and Mineral Analysis, 2025, 44(3): 469-477. doi: 10.15898/j.ykcs.202502260028
Citation: YANG Xi, ZHOU Xiaolin, ZHENG Song. Discussion on Matrix Interference in Trace-Level Bromate Detection of Natural Mineral Water in Southwest China Karst Area[J]. Rock and Mineral Analysis, 2025, 44(3): 469-477. doi: 10.15898/j.ykcs.202502260028

中国西南岩溶区天然矿泉水痕量级溴酸盐测定中的基质干扰研究

  • 基金项目: 贵州省地质矿产勘查开发局地质科研项目(黔地矿科合〔2022〕16号);贵州优势特色矿产实验测试科技创新人才团队(黔地矿科合〔2024〕TD003号)
详细信息
    作者简介: 杨希,硕士,工程师,主要从事水质、土壤等分析检测工作。E-mail:807113590@qq.com
    通讯作者: 郑松,硕士,正高级工程师,长期从事化学分析及其技术应用研究。E-mail:1029473289@qq.com
  • 中图分类号: Q661.1

Discussion on Matrix Interference in Trace-Level Bromate Detection of Natural Mineral Water in Southwest China Karst Area

More Information
  • 溴酸盐作为天然矿泉水界限指标,具有潜在致癌风险,世界卫生组织与中国国家标准设置了严格浓度限值,仅为0.01mg/L。中国西南贵州岩溶区天然矿泉水中溴酸盐浓度通常为痕量级,但水化学环境背景复杂,使用离子色谱检测时极易因基质干扰导致无法准确定性、定量。本文通过逐一排除干扰离子的方法确定了硫酸盐为基质干扰主要因素,高浓度硫酸盐更易占据色谱柱中固定相点位,造成离子峰向前漂移及信号减弱。为实现痕量级溴酸盐准确检测提出三种检测方法:离子色谱-电导检测器法Ⅰ(IC-CDⅠ)采用可消除基质干扰的标准加入法;离子色谱-电导检测器法Ⅱ(IC-CDⅡ)创新使用Ba柱去除硫酸盐基质干扰;离子色谱-电感耦合等离子体质谱法(IC-ICP-MS)使用抗干扰性更强的质谱作检测器。结果表明,三种方法均能有效地消除高浓度硫酸盐基质干扰,IC-CDⅠ方法的相关系数为0.9993;IC-CDⅡ方法精密度(RSD)为0.42%~0.76%,加标回收率为94.5%~102.7%;IC-ICP-MS方法精密度(RSD)为0.31%~0.48%,加标回收率为95.9%~97.7%。并且,IC-CDⅡ与IC-ICP-MS方法定量限均低于《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法》(GB 8538—2022)。当溴酸盐浓度低于10.0μg/L时,采用IC-CDⅡ与IC-ICP-MS方法;当溴酸盐浓度高于10.0μg/L时,三种方法均可采用。三种方法为存在高浓度硫酸盐基质干扰的天然矿泉水中痕量级溴酸盐的测定提供了思路和依据。

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  • 图 1  不同离子色谱预处理柱对贵州岩溶区天然矿泉水样(TXTZ-001)测定溴酸盐的影响

    Figure 1. 

    表 1  用于消除高浓度硫酸盐基质干扰的三种检测方法

    Table 1.  Three detection methods for eliminating the matrix interference of sulfate with high concentration.

    检测方法 检测器 溴酸盐定性、
    定量方法
    样品前处理
    方法
    方法适用范围 方法优缺点
    离子色谱-电导检测器法Ⅰ (IC-CDⅠ) 电导检测器 标准加入法 受高浓度硫酸盐基质干扰且
    溴酸盐浓度高于10.0μg/L的
    水样
    仪器简便、普及性高,标准加入法能有效地增强溴酸盐信号响应并实现准确定性,但流程较繁琐,不利于大批量及低浓度溴酸盐检测
    离子色谱-电导检测器法Ⅱ (IC-CDⅡ) 电导检测器 外标法 样品通过
    Ba柱
    受高浓度硫酸盐基质干扰且
    溴酸盐浓度低于10.0μg/L的
    水样
    仪器简便、普及性高,前处理操作简单,有利于大批量样品的快速准确检测,但灵敏度不如IC-ICP-MS
    离子色谱-电感耦合等离子体质谱法
    (IC-ICP-MS)
    质谱检测器 外标法 受高浓度硫酸盐基质干扰且
    溴酸盐浓度低于10.0μg/L的
    水样
    选择性及灵敏度极高,适用于更低浓度
    溴酸盐的科研分析,但仪器成本高、运行
    维护复杂,普及性不如IC-CD
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    表 2  贵州岩溶区天然矿泉水样(TXTZ-001)部分水质参数

    Table 2.  Partial water quality parameters of Guizhou karst area mineral water sample (No. TXTZ-001).

    检测项目 质量浓度
    (mg/L)
    检测项目 质量浓度
    (mg/L)
    F 0.59 K+ 2.27
    Cl 5.19 Ca2+ 145
    $\mathrm{NO}_3^{-} $-N 1.28 Mg2+ 49.6
    $\mathrm{SO}_4{ }^{2-} $ 243 $\mathrm{HCO}_3^{-} $ 331
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    表 3  外标法测定贵州岩溶区天然矿泉水样(TXTZ-001)和标准物质中溴酸盐

    Table 3.  The determination of bromate in Guizhou karst area mineral water sample (No. TXTZ-001) and standard substances by external standard method.

    序号 TXTZ-001 BY1 BY2
    保留时间
    (min)
    测定浓度
    (μg/L)
    加标回收率
    (%)
    保留时间
    (min)
    测定浓度
    (μg/L)
    保留时间
    (min)
    测定浓度
    (μg/L)
    1 5.028 7.72 102.7 5.027 9.71 5.030 15.65
    2 5.021 7.84 98.7 5.031 9.86 5.029 15.77
    3 5.026 7.85 96.1 5.029 9.76 5.026 15.71
    4 5.025 7.78 95.8 5.035 9.75 5.034 15.79
    5 5.023 7.76 101.4 5.034 9.81 5.033 15.72
    6 5.029 7.88 94.5 5.026 9.84 5.037 15.64
    7 5.033 7.75 99.2 5.031 9.74 5.026 15.62
    平均值 5.026 7.80 98.3 5.030 9.78 5.031 15.70
    标准偏差 0.004 0.060 / 0.003 0.056 0.004 0.066
    RSD(%) 0.08 0.76 / 0.07 0.57 0.08 0.42
    标准参考值 / / / / 9.80 / 15.7
    最大相对误差
    (%)
    / / / / 0.61 / 0.57
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    表 4  离子色谱-电感耦合等离子体质谱法测定贵州岩溶区天然矿泉水样(TXTZ-001)和标准物质中溴酸盐

    Table 4.  The determination of bromate in Guizhou karst area mineral water sample (No. TXTZ-001) and standard substances by IC-ICP-MS.

    序号 溴酸盐质量浓度(μg/L)
    TXTZ-001 TXTZ-001
    (过Ba柱)
    BY1 BY2
    1 7.83 7.85 9.82 15.71
    2 7.89 7.86 9.84 15.63
    3 7.82 7.90 9.80 15.72
    4 7.77 7.80 9.77 15.76
    5 7.84 7.88 9.75 15.69
    6 7.86 7.83 9.75 15.65
    7 7.85 7.88 9.86 15.75
    平均值 7.84 7.86 9.80 15.70
    标准偏差 0.037 0.034 0.044 0.048
    RSD(%) 0.48 0.43 0.45 0.31
    标准参考值 / / 9.80 15.7
    最大相对误差(%) / / 0.61 0.45
    加标回收率(%) 97.7 95.9 / /
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    表 5  三种方法用于贵州岩溶区天然矿泉水样品中溴酸盐检测的对比

    Table 5.  Comparison of bromate detection in Guizhou karst area mineral water with three methods.

    样品编号 硫酸盐
    浓度
    (mg/L)
    溴酸盐质量浓度(μg/L)
    离子色谱-
    电导检测器
    (IC-CD)
    法Ⅰ
    离子色谱-
    电导检测器
    (IC-CD)
    法Ⅱ
    离子色谱-
    电感耦合
    等离子体
    质谱法
    平均值
    TXTZ-001 243 7.60 7.81 7.84 7.75
    TXTZ-002 203 5.69 5.88 5.93 5.83
    TXTZ-003 187 3.02 3.31 3.35 3.23
    TXTZ-004 225 5.16 5.33 5.37 5.29
    TXTZ-005 257 9.69 9.72 9.76 9.72
    TXTZ-006 214 14.7 14.5 14.7 14.6
    TXTZ-007 201 7.03 7.21 7.20 7.15
    TXTZ-008 199 4.11 4.39 4.42 4.31
    TXTZ-009 196 2.42 3.11 3.20 2.91
    TXTZ-010 192 3.15 3.60 3.63 3.46
    TXTZ-011 221 4.39 4.53 4.53 4.48
    TXTZ-012 244 5.62 5.82 5.85 5.76
    TXTZ-013 205 5.09 5.24 5.23 5.19
    TXTZ-014 189 16.4 16.3 16.5 16.4
    TXTZ-015 241 11.3 11.4 11.4 11.4
    TXTZ-016 213 6.21 6.48 6.46 6.38
    TXTZ-017 204 6.37 6.57 6.59 6.51
    TXTZ-018 193 4.73 5.01 5.00 4.91
    TXTZ-019 246 11.5 11.5 11.4 11.5
    TXTZ-020 231 4.92 5.28 5.31 5.17
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    表 6  三种检测方法与国家标准方法的对比

    Table 6.  Comparison of three detection methods and national standard method.

    样品检测方法淋洗液体系相关系数定性及定量方法定量限
    (μg/L)
    《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法》(GB 8538—2022)氢氧根系统淋洗液/外标法5.00
    《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水检验方法》(GB 8538—2022)碳酸盐系统淋洗液/外标法5.00
    IC-CDⅠ氢氧根系统淋洗液0.9993标准加入法/
    IC-CDⅡ氢氧根系统淋洗液0.9997外标法3.00
    IC-ICP-MS氢氧根系统淋洗液0.9998外标法2.00
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出版历程
收稿日期:  2025-02-26
修回日期:  2025-04-06
录用日期:  2025-04-11
网络出版日期:  2025-04-29
刊出日期:  2025-05-30

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