ICP-MS6880應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體質(zhì)譜儀；環(huán)境；食品；醫(yī)藥；新材料；美析儀器:www.macylab.com；

電感耦合等離子體質(zhì)譜（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）是80年代后發(fā)展起來(lái)的分析測(cè)試技術(shù)，它是以獨(dú)特的接口技術(shù)將電感耦合等離子體（ICP）的高溫電離特性與四級(jí)桿質(zhì)量分析器（MS）的快速靈敏掃描的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而形成一種元素和同位素分析技術(shù)。ICP-MS6880具有樣品制備和進(jìn)樣技術(shù)簡(jiǎn)單、質(zhì)量掃描速度快、運(yùn)行周期短、所提供的離子信息受干擾程度小等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于大多數(shù)元素而言，有著極低的檢出限。幾乎可以取代傳統(tǒng)的元素分析技術(shù)，被公認(rèn)為最理想的無(wú)機(jī)元素分析方法。ICP-MS6880廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)科學(xué)、生物科學(xué)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、材料科學(xué)、冶金工業(yè)、醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域、食品檢測(cè)、法醫(yī)檢測(cè)、以及最新的毒品檢測(cè)、新能源檢測(cè)等領(lǐng)域。 
　　1. ICP-MS6880在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用 
　　ICP-MS6880在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用集中在地表水、地下水、飲用水中痕量金屬和非金屬監(jiān)測(cè)，污水中重金屬監(jiān)測(cè)等方面；集中在大氣顆粒物及氣溶膠中重金屬監(jiān)測(cè)分析方面；在土壤、灰渣、污泥中金屬監(jiān)測(cè)分析等方面積累了很多經(jīng)驗(yàn)。 
　　ICP-MS水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用及實(shí)踐已經(jīng)非常成熟。利用ICP-MS分析了地表水和飲用水中的T1元素，檢出限7.0×10-4μg/L，RSD為0.6%，方法簡(jiǎn)單快速，完全滿足地表水和生活飲用水的檢測(cè)要求。進(jìn)行了ICP-MS測(cè)定地表水中多個(gè)元素的分析方法研究，以靈敏度、氧化物產(chǎn)率、信背比、雙電荷為指標(biāo)優(yōu)化儀器參數(shù)，從曲線、檢測(cè)限、準(zhǔn)確度和精密度方面對(duì)方法進(jìn)行了研究探討，得出了可信結(jié)論。嘗試用ICP-MS測(cè)定湖泊水中痕量溴、碘，為ICP-MS測(cè)定非金屬元素積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。以sc、Ge、In、Bi為內(nèi)標(biāo)，用ICP-MS測(cè)定礦泉水中23種元素，結(jié)果顯示方法線性范圍寬，r>0.999，RSD均低于4.2%，加標(biāo)回收在87.6%～110.1%，滿足要求。利用八級(jí)桿碰撞/反應(yīng)池技術(shù)和屏蔽炬技術(shù)ICP-MS測(cè)定近岸高鹽排污口樣品中V等10種金屬元素，分析樣品4小時(shí)以驗(yàn)證儀器的穩(wěn)定性，通入He消除高鹽基體帶來(lái)的多原子離子干擾。結(jié)果顯示RSD控制在5%以內(nèi)，加標(biāo)回收率在88.32%～118.5%。

ICP-MS在氣環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用正在深入、有序進(jìn)行。對(duì)ICP-MS在大氣顆粒物重金屬分析的應(yīng)用研究進(jìn)行了總結(jié)，闡述ICP-MS在大氣顆粒物重金屬分析的優(yōu)勢(shì)，從價(jià)態(tài)分析、樣品采集過(guò)程及前處理方式、分析過(guò)程以及內(nèi)標(biāo)元素選取、干擾消除等方面都做了分析和闡述。采集典型電子垃圾拆解區(qū)和對(duì)照區(qū)的TSP，利用ICP-MS檢測(cè)了13中元素，結(jié)果顯示Cu、Zn等5種金屬污染嚴(yán)重。栗永陽(yáng)等。采用氣溶膠直接進(jìn)樣方式用ICP MS進(jìn)行定量分析Pu，檢出限低，方法快速簡(jiǎn)便，為ICP-MS應(yīng)用于氣溶膠快速檢測(cè)提供了經(jīng)驗(yàn)。采用微波消解ICP-MS測(cè)定大氣氣溶膠中的Pt的研究，采用數(shù)學(xué)校正方法扣除HfO復(fù)合離子對(duì)Pt的干擾，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)同步檢測(cè)以驗(yàn)證其可靠性。結(jié)果顯示上海市大氣氣溶膠中Pt的平均含量為（1.5±1.0）pg/m3，低于世界其他城市。 
　　ICP-MS在土環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用正在起步，目前為止還沒(méi)有ICP-MS國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法頒布。加那爾別克西里甫汗等總結(jié)了近年來(lái)ICP-MS在土壤中重金屬測(cè)定方面的應(yīng)用，重點(diǎn)比較了土壤前處理中不同消解體系和消解方式對(duì)結(jié)果的影響，介紹激光溶蝕法、氫化物發(fā)生法等土壤監(jiān)測(cè)中新方法。采用HNO2-H2O2體系消解土壤，測(cè)定土壤中cu等6種重金屬元素，利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行參考校正，結(jié)果顯示該方法具有很好的可行性。建立了ICP-MS測(cè)定土壤中痕量鈾的方法，采用HNO2HF-HClO4消解體系，以錸為內(nèi)標(biāo)校正基體干擾，結(jié)果表明鈾的質(zhì)量濃度在0～20 ng/mL范圍內(nèi)與信號(hào)強(qiáng)度呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r=0.999 9，該方法可信可靠，滿足相關(guān)要求。上海地區(qū)生活垃圾焚燒灰渣元素組成及微觀特征研究，采用ICPMS和x射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜研究灰渣中Pb的同位素比值和化學(xué)種態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，飛灰和爐渣中的Pb的來(lái)源相似，化學(xué)種類相同。該文獻(xiàn)為ICP-MS與其他技術(shù)手段聯(lián)用解決金屬的種類及形態(tài)等深層次問(wèn)題提供了可行案例。 
　　2.ICP-MS在其他檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用 
　　除了環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，ICP-MS在其他檢測(cè)領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用?？偨Y(jié)了ICP-MS在地質(zhì)科學(xué)、生物科學(xué)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、材料科學(xué)、冶金工業(yè)等行業(yè)的應(yīng)用，從樣品處理、進(jìn)樣技術(shù)、內(nèi)標(biāo)元素等多個(gè)方面進(jìn)行了綜述，具有廣泛的代表性。指出了ICP-MS與電感耦合等離子體光譜儀ICP-AES、石墨爐原子吸收儀GFAAs相比具有顯著優(yōu)勢(shì)，可以進(jìn)行定性、半定量、定量分析，還可以進(jìn)行同位素比測(cè)定。該文章從儀器原理和結(jié)構(gòu)層面對(duì)ICPMS進(jìn)行了分析。介紹了ICP-MS的工作原理、儀器結(jié)構(gòu)、分析特點(diǎn)，并根據(jù)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行了展望?？偨Y(jié)了ICP-MS法測(cè)定痕量貴金屬中應(yīng)用，引用97篇文獻(xiàn)重點(diǎn)對(duì)巖礦分析、金屬材料分析和環(huán)境生物樣品中貴金屬分析進(jìn)行了總結(jié)，以表格形式進(jìn)行分類展示，簡(jiǎn)單明了。引用48篇文獻(xiàn)總結(jié)了ICP-MS在冶金行業(yè)的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹樣品的分解分離方法、進(jìn)樣方法，干擾及校正方法，對(duì)冶金行業(yè)的金屬分析進(jìn)行了很好的歸納和總結(jié)。馮先進(jìn)等綜述了ICP-MS和ICP-AES在化妝品重金屬分析中的應(yīng)用，我們認(rèn)為ICP-MS雖然較ICP-AES應(yīng)用晚，但是普及更快，檢出限更低，兩種儀器均能滿足化妝品中重金屬的分析要求。除上述領(lǐng)域外，在醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，段紅福等總結(jié)了ICPMS在中藥領(lǐng)域重金屬及有害元素分析中的應(yīng)用，由于ICP-MS具有極低的檢出限，靈敏度高，同時(shí)可以測(cè)定多種元素，特別適合大量樣品的微量、痕量元素的分析，必將會(huì)在中藥重金屬檢測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。Anna等進(jìn)行了ICP-MS分析亞洲和歐洲的中藥材以及膳食補(bǔ)充劑中有毒重金屬含量的測(cè)定。作者選用了一些潛在含有重金屬的傳統(tǒng)中國(guó)中藥（如當(dāng)歸、柴胡等）以及歐洲的藥材（如紫錐菊等），利用硝酸進(jìn)行密閉微波消解然后測(cè)定Pb、Cd、Al、As、Ba、Ni、Sb。一些相關(guān)的潛在金屬及其化合物也在討論范圍之內(nèi)，結(jié)果將作為波蘭市場(chǎng)上的膳食補(bǔ)充劑參考指標(biāo)。文章顯示，ICP-MS測(cè)定植物中的重金屬具有良好的穩(wěn)定性和精密度。 
　　在食品檢測(cè)領(lǐng)域，唐思雨等總結(jié)了ICP-MS在茶葉質(zhì)量控制中的應(yīng)用研究進(jìn)展，考察了ICP-MS與其他檢測(cè)儀器相比的不足之處，介紹了茶葉原產(chǎn)地判別和安全性分析等相關(guān)研究進(jìn)展。Selih等利用ICP-MS和ICP-OES對(duì)就葡萄酒中的多元素進(jìn)行分析，并建立斯洛文尼亞葡萄酒溯源分類。通過(guò)測(cè)定272瓶酒、49種元素，運(yùn)用主成分分析法（PCA）建立反向人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（CPANN），起到了很好的分類、預(yù)測(cè)效果，準(zhǔn)確率達(dá)到82%。 
　　在法醫(yī)檢測(cè)領(lǐng)域，Reidy等開(kāi)發(fā)ICP-MS測(cè)定土壤中微量元素指紋，利用多元素統(tǒng)計(jì)分析方法為法醫(yī)調(diào)查提供依據(jù)。該實(shí)驗(yàn)布置了模擬犯罪現(xiàn)場(chǎng)，從犯罪嫌疑人的汽車坐墊以及犯罪現(xiàn)場(chǎng)的鄰近區(qū)域、比較遠(yuǎn)的區(qū)域提取土壤進(jìn)行分析，作為對(duì)比再?gòu)拿绹?guó)其他三個(gè)地區(qū)收集土壤，微波消解ICP-MS分析Li、Be、Mg等22種元素，利用多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有8組同學(xué)正確的分類最終的位置，但是由于法醫(yī)調(diào)查取證的復(fù)雜性，區(qū)分不同的土地區(qū)域和地理位置的土壤元素指紋方法還存在潛在的缺陷。然而，這項(xiàng)以調(diào)查為基礎(chǔ)的分析實(shí)驗(yàn)，拓展了ICP-MS的可能潛在應(yīng)用，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。 
　　在毒品檢測(cè)領(lǐng)域，Bora等的文章第一次嘗試用微波消解ICP-MS法對(duì)合成大麻毒品中微量金屬進(jìn)行分析，測(cè)定了Ba、Be、Co、Cr、Cu、Ni、Li、Pb、u、Zn等10中金屬，用CRMNISTl573a馬鈴薯葉片作為認(rèn)證參考，Sc、Ge、In、Bi作為內(nèi)標(biāo)元素。結(jié)果顯示：連續(xù)測(cè)定30組，該方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)性滿足要求，所有測(cè)定金屬含量低于世界衛(wèi)生組織規(guī)定的限值。其中，Cu、Zn、Pb、Ni、Co、Cr的含量變化很小，Ba的含量有明顯變化，作者建議把Ba作為合成大麻的特征金屬，為以后的測(cè)定提供參考。 
　　在新能源檢測(cè)領(lǐng)域，Pillay等利用高性能ICP-MS分析印楝生物柴油和商業(yè)生物燃料中微量金屬元素。生物燃料中的微量重金屬會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)等造成一些機(jī)械問(wèn)題，因此有必要對(duì)這些燃料物種進(jìn)行精確分析，這對(duì)未來(lái)生物燃料的應(yīng)用具有重要意義。在相同實(shí)驗(yàn)條件下分析40種元素，發(fā)現(xiàn)印楝生物柴油的純度更高，作者相信這對(duì)環(huán)保主義者來(lái)說(shuō)是好消息。 
　　3.ICP-MS未來(lái)發(fā)展 
　　ICP-MS自身的強(qiáng)化升級(jí)進(jìn)行單顆粒納米級(jí)粒徑研究、池技術(shù)方面進(jìn)一步消除質(zhì)譜干擾是ICP-MS自身開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。 
　　ICP-MS具有拓展性強(qiáng)的特點(diǎn)，相關(guān)的聯(lián)用技術(shù)在近年來(lái)已經(jīng)成為分析領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。ICP-MS及其聯(lián)用技術(shù)之間的結(jié)合進(jìn)一步提高分析精密度來(lái)進(jìn)行復(fù)雜基體元素超痕量分析、同位素比值及形態(tài)研究，環(huán)境領(lǐng)域中分析污染物成因（如PM2.5）、遷移規(guī)律以及對(duì)人體影響機(jī)理方面進(jìn)行研究、生命科學(xué)中細(xì)胞內(nèi)元素的形態(tài)及準(zhǔn)確定量研究、液相/固相先進(jìn)微萃取技術(shù)與微量進(jìn)樣技術(shù)結(jié)合用于有機(jī)物形態(tài)分析的研究（如SPME+HPLC+ICPMS）是未來(lái)ICP-MS整體研究領(lǐng)域的發(fā)展方向。 
　　另外，目前尚無(wú)ICP-MS在土壤、固廢等領(lǐng)域應(yīng)用的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)；更無(wú)ICP-MS聯(lián)用技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法出現(xiàn)，檢測(cè)行業(yè)亟需相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法加速出臺(tái)來(lái)鼓勵(lì)支持ICPMS的發(fā)展。 
　　隨著相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)如電子元器件的發(fā)展和升級(jí)，ICP-MS國(guó)產(chǎn)化已成為趨勢(shì)，市場(chǎng)需求潛力非常巨大，ICP-MS正朝著小型化、自動(dòng)化、智能化、低成本化方向發(fā)展，但是更高靈敏度、更低檢出限仍是ICP-MS未來(lái)的重要特色和優(yōu)勢(shì)，這樣的升級(jí)也會(huì)帶動(dòng)ICP-MS相關(guān)服務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展，當(dāng)然，這需要所有ICP-MS的從業(yè)人員一起共同努力。

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