水质检测方法标准中，分光光度法、滴定法、原子吸收法（火焰与石墨炉）、原子荧光法、电感耦合等离子体发射光谱法等被广泛应用于水质金属元素测定。电感耦合等离子体发射光谱检测技术是原子发射光谱法的衍生技术，具有灵敏度高、精密度高、检出限低、抗干扰能力强、线性范围宽以及多元素同时测定等优点。
1、电感耦合等离子体发射光谱仪工作原理
电感耦合等离子体焰炬温度可达6000~10000 K。当分析试样( 溶液) 由雾化器雾化成雾状后，经石英管由载气引入高频等离子体焰炬中去进行原子化、电离、激发。受热被激发的原子和离子很不稳定，自发由激发态跃迁至较稳定的低能态并发射出一定能量的光能，经色散元件分光后, 得到一条按波长顺序排列的光谱。
不同元素的原子在激发或电离时，发射出不同波长的特征光谱，故可根据特征光的波长进行定性分析；元素的含量不同时，发射特征光的强弱也不同，据此可进行定量分析，其定量关系可用下式表示：
I = KNX
式中：
I：发射特征谱线的强度。
K：与试样组成、形态、测定条件等有关的常数。
N：被测元素的浓度。
X：自吸系数，接近1的指数。
2、电感耦合等离子体发射光谱仪结构
电感耦合等离子体发射光谱仪由样品引入系统、电感耦合等离子体光源、分光系统、检测系统、冷却系统、气体控制系统、计算机控制及数据处理系统等部分组成。
3、仪器参数
电感耦合等离子体发射光谱仪有无机、有机两种进样方式，水质分析采用无机进样法，选用内径较大的无机泵管、无机炬管和由惰性材料制成的V型槽雾化器。仪器参数主要考察了包括分析谱线的波长、高频功率、雾化气流量、辅助气流量、等离子体气（冷却气）流量、进样速度等对元素谱线强度的影响，选择了最佳的分析参数。
3.1 分析谱线波长
元素分析谱线的选择直接影响到测定结果的准确性和方法的可信度，各元素选择灵敏线时应尽量避开测定元素及基体之间谱线干扰。通过仪器谱线库提供的信息初选，选择灵敏度高、光谱强度高、光谱干扰小且光谱干扰易被扣除的谱线为分析线。故分析谱线波长选择为：铁259.940nm、锌213.857nm、钙396.847nm。
3.2 高频功率
随着高频发射器功率的提高，各元素分析谱线的强度逐渐增强，但增幅逐渐减小，综合各种元素考虑，选择1.0kW的高频功率较为合适。
3.3雾化气流量
雾化气通过炬管最内层的样品注入管，将样品气溶胶导入等离子体中，具有雾化、携带样品的功能。雾化气流速影响样品激发过程，为了提高灵敏度，避免盐分在喷射管口沉积，雾化气流量选0.75L/min合适。
3.4 辅助气流量
辅助气提供等离子体底部的正压力环境，并防止等离子体的高温影响中层管及最内层的样品注入管，起托高炬焰的作用。辅助气流量增加显著降低了等离子体的激发温度，同时也抬高了焰炬，过高使得等离子炬体分散。辅助气流量为1.5L/min时，能获得稳定的测量结果。
3.5等离子气流量
等离子气是通过矩管外层管和中层管之间区域的氩气，能形成并稳定等离子体。等离子气具有防止炬管过热的功能，且对抑制氰带的发射有明显作用。等离子气流量选择15.0L/min，能获得稳定的等离子体炬焰。
3.6 进样速度
进入雾化器的液体流由蠕动泵控制，泵速太低会导致进样强烈脉动。V型槽雾化器样品通道宽，适用于高盐、悬浮液，能耐酸、碱，适合炼厂水质分析。V型槽雾化器泵速稍高一些将得到更好灵敏度，调整蠕动泵泵速为15.0rpm，此时进样平稳。
4、混标标准溶液
4.1 标准溶液配置
通过逐级稀释，将储备标准溶液铁1000μg/mL、钙500mg/L、锌500mg/L分别稀释为混合标样1铁、钙元素浓度为1mg/L，锌元素浓度为2mg/L；混合标样2铁、钙元素浓度为5mg/L，锌元素浓度为4mg/L；混合标样3铁、钙、锌元素浓度为10mg/L。
4.3混标标准溶液线性测定
测定上述混标标准溶液，查看仪器显示的各元素标准工作曲线的线性。在波长259.940nm下，铁系列标准溶液的标准工作曲线呈线性，相关系数为0.999974。在波长396.847nm下，钙系列标准溶液的标准工作曲线呈线性，相关系数为0.999994。在波长213.857nm下，锌系列标准溶液的标准工作曲线也呈线性，相关系数为0.999822。由此可见：铁、锌、钙混标标准溶液，各元素标准工作曲线的线性均大于0.9995，线性良好。
4.4 混标标准溶液元素间干扰验证
分别配置元素浓度为10mg/L的铁、钙、锌单元素标样做样品，在上述混标标样标准工作曲线下进行测定。通过测定可知，铁、钙、锌单元素标样测定实际浓度分别为9.91mg/L、9.88mg/L、10.21mg/L，与理论值一致。由此可知，混标标样中铁、锌、钙元素间无相互干扰。
5、精密度试验和比对试验
5.1 重复性试验
本方法重复性试验数据采用二循循环水连续测定6次获得，并计算了6次测定结果的相对标准偏差。从表1中可以看出，二循循环水连续测定6次，铁、锌、钙三种元素测定结果的相对标准偏差（RSD）都小于5%，重复性较好。
表1 重复性试验
5.2 准确性试验
为考察方法的准确性，对二循循环水进行加标回收试验。取浓度为10.00mg/L的铁、锌、钙混标标准溶液5.00mL，加入50mL的容量瓶中，再用二循循环水水定容，之后对加标样品进行回收率测定。由表2可见，二循循环水中铁、锌、钙元素的加标回收率在94.6%―108.1%。
表2 加标回收试验
6、结论
电感耦合等离子体发射光谱仪自动化程度高，一次进样可以实现多种元素的同时测定，用于水质分析时，样品无需进行复杂的处理即可实现上机测定，测定过程简单、快速，大大缩短了单个样品多种元素的测定时间，能够缓解人员不断减少的压力。同时电感耦合等离子体发射光谱法还避免了化学试剂的使用，降低了化学试剂对人体及环境的危害，保证了职工健康及良好的工作环境。
