納米銀的單顆粒電感耦合等離子質譜法表征及其測定

楊遠　龍晨璐　楊兆光　李海普　王強

摘要建立單顆粒電感耦合等離子體質譜法（SPICPMS）測定稀溶液中納米銀顆粒粒度分布及納米銀顆粒數量濃度的方法。當停留時間為3 ms時，兩個或多個納米銀顆粒同時進入檢測器的可能性降至最低。采用5倍標準偏差迭代算法（5σ）區分納米銀顆粒信號和背景信號。采用SPICPMS法測定3種商品級納米銀顆粒（30， 50和100 nm）粒度分布和納米顆粒濃度。結果表明：SPICPMS法測定納米銀顆粒結果與納米銀的TEM值相近，可采用SPICPMS法表征納米銀顆粒。本方法測定稀溶液中納米銀顆粒粒度檢出限為25 nm，納米銀顆粒濃度檢出限約為8×104個/L。將納米銀顆粒加入到自來水樣品中并進行測定，獲得相近的納米銀粒度分布及納米顆粒濃度。本方法簡單、快捷、靈敏度高，可為研究水環境中納米銀的風險評估提供可靠分析方法，并為飲用水中納米銀的監測提供分析技術。關鍵詞納米銀；單顆粒電感耦合等離子體質譜；飲用水

20140616收稿；20140722接受

本文系教育部高校博士點專項基金項目（No.20120162110019）、國家自然科學基金（Nos. 21407182， 21277175）、深圳市戰略性新興產業發展專項資金項目（JCYJ20120618164317119）資助

* Email： qwangcsu@163.com1引言

根據“新興納米技術計劃”的報道＼[1＼]，市場中大約存在1300種納米材料商品，其中20%與納米銀材料相關。納米銀（AgNPs）顆粒具有特殊的抗菌活性，已被廣泛應用在紡織品、水凈化設備、化妝品等領域。值得注意的是，納米級的尺寸在賦予納米材料迥異特性和嶄新應用的同時，也增加了該類材料對生態環境的毒性，使之成為一類新興的污染物＼[2，3＼]。AgNPs在環境中的遷移、轉化、歸趨等環境行為和生態風險問題不能由其對應的溶解態金屬離子或單質來預測。與常規污染物相比，影響AgNPs環境行為的指標體系更為復雜。目前，國外對于水環境中AgNPs的檢測研究剛剛起步，而國內尚無相關報道。因此，迫切需要建立一種準確測定水環境中AgNPs的分析方法，并用于研究水環境中AgNPs這種新興污染物的環境行為。

目前，表征納米材料最常見的方法為動態光散射（DLS）、納米顆粒物追蹤（NTA）和電子顯微鏡（EM）。此類技術需要較高濃度（mg/L）才能有效地表征未知樣品＼[4～6＼]，不適合水環境中低濃度納米顆粒表征。電感耦合等離子體質譜法（ICPMS）具有高選擇性、高靈敏度和多元素同時測定等優勢，特別適合用于這種新興材料的表征分析。通過與其它技術的聯用，可獲得金屬基納米顆粒的粒度和自有性質（如自由離子同納米粒子關系）信息。流場分離技術（Field flow fractionation，FFF）ICPMS技術能夠對粒徑為2～1000 nm的大分子、膠體和工程納米材料進行物理分離并表征，但對Ag+測定，FFFICPMS技術分離效果不佳，明顯限制了該技術對于工程納米材料的分離檢測＼[7＼]。流動色譜ICPMS聯用技術（HDCICPMS）＼[8＼]是另一種分離工程納米粒子的方法，但與FFF技術相比，分辨率較差。

摘要建立單顆粒電感耦合等離子體質譜法（SPICPMS）測定稀溶液中納米銀顆粒粒度分布及納米銀顆粒數量濃度的方法。當停留時間為3 ms時，兩個或多個納米銀顆粒同時進入檢測器的可能性降至最低。采用5倍標準偏差迭代算法（5σ）區分納米銀顆粒信號和背景信號。采用SPICPMS法測定3種商品級納米銀顆粒（30， 50和100 nm）粒度分布和納米顆粒濃度。結果表明：SPICPMS法測定納米銀顆粒結果與納米銀的TEM值相近，可采用SPICPMS法表征納米銀顆粒。本方法測定稀溶液中納米銀顆粒粒度檢出限為25 nm，納米銀顆粒濃度檢出限約為8×104個/L。將納米銀顆粒加入到自來水樣品中并進行測定，獲得相近的納米銀粒度分布及納米顆粒濃度。本方法簡單、快捷、靈敏度高，可為研究水環境中納米銀的風險評估提供可靠分析方法，并為飲用水中納米銀的監測提供分析技術。關鍵詞納米銀；單顆粒電感耦合等離子體質譜；飲用水

20140616收稿；20140722接受

本文系教育部高校博士點專項基金項目（No.20120162110019）、國家自然科學基金（Nos. 21407182， 21277175）、深圳市戰略性新興產業發展專項資金項目（JCYJ20120618164317119）資助

* Email： qwangcsu@163.com1引言

根據“新興納米技術計劃”的報道＼[1＼]，市場中大約存在1300種納米材料商品，其中20%與納米銀材料相關。納米銀（AgNPs）顆粒具有特殊的抗菌活性，已被廣泛應用在紡織品、水凈化設備、化妝品等領域。值得注意的是，納米級的尺寸在賦予納米材料迥異特性和嶄新應用的同時，也增加了該類材料對生態環境的毒性，使之成為一類新興的污染物＼[2，3＼]。AgNPs在環境中的遷移、轉化、歸趨等環境行為和生態風險問題不能由其對應的溶解態金屬離子或單質來預測。與常規污染物相比，影響AgNPs環境行為的指標體系更為復雜。目前，國外對于水環境中AgNPs的檢測研究剛剛起步，而國內尚無相關報道。因此，迫切需要建立一種準確測定水環境中AgNPs的分析方法，并用于研究水環境中AgNPs這種新興污染物的環境行為。

目前，表征納米材料最常見的方法為動態光散射（DLS）、納米顆粒物追蹤（NTA）和電子顯微鏡（EM）。此類技術需要較高濃度（mg/L）才能有效地表征未知樣品＼[4～6＼]，不適合水環境中低濃度納米顆粒表征。電感耦合等離子體質譜法（ICPMS）具有高選擇性、高靈敏度和多元素同時測定等優勢，特別適合用于這種新興材料的表征分析。通過與其它技術的聯用，可獲得金屬基納米顆粒的粒度和自有性質（如自由離子同納米粒子關系）信息。流場分離技術（Field flow fractionation，FFF）ICPMS技術能夠對粒徑為2～1000 nm的大分子、膠體和工程納米材料進行物理分離并表征，但對Ag+測定，FFFICPMS技術分離效果不佳，明顯限制了該技術對于工程納米材料的分離檢測＼[7＼]。流動色譜ICPMS聯用技術（HDCICPMS）＼[8＼]是另一種分離工程納米粒子的方法，但與FFF技術相比，分辨率較差。

摘要建立單顆粒電感耦合等離子體質譜法（SPICPMS）測定稀溶液中納米銀顆粒粒度分布及納米銀顆粒數量濃度的方法。當停留時間為3 ms時，兩個或多個納米銀顆粒同時進入檢測器的可能性降至最低。采用5倍標準偏差迭代算法（5σ）區分納米銀顆粒信號和背景信號。采用SPICPMS法測定3種商品級納米銀顆粒（30， 50和100 nm）粒度分布和納米顆粒濃度。結果表明：SPICPMS法測定納米銀顆粒結果與納米銀的TEM值相近，可采用SPICPMS法表征納米銀顆粒。本方法測定稀溶液中納米銀顆粒粒度檢出限為25 nm，納米銀顆粒濃度檢出限約為8×104個/L。將納米銀顆粒加入到自來水樣品中并進行測定，獲得相近的納米銀粒度分布及納米顆粒濃度。本方法簡單、快捷、靈敏度高，可為研究水環境中納米銀的風險評估提供可靠分析方法，并為飲用水中納米銀的監測提供分析技術。關鍵詞納米銀；單顆粒電感耦合等離子體質譜；飲用水

20140616收稿；20140722接受

本文系教育部高校博士點專項基金項目（No.20120162110019）、國家自然科學基金（Nos. 21407182， 21277175）、深圳市戰略性新興產業發展專項資金項目（JCYJ20120618164317119）資助

* Email： qwangcsu@163.com1引言

根據“新興納米技術計劃”的報道＼[1＼]，市場中大約存在1300種納米材料商品，其中20%與納米銀材料相關。納米銀（AgNPs）顆粒具有特殊的抗菌活性，已被廣泛應用在紡織品、水凈化設備、化妝品等領域。值得注意的是，納米級的尺寸在賦予納米材料迥異特性和嶄新應用的同時，也增加了該類材料對生態環境的毒性，使之成為一類新興的污染物＼[2，3＼]。AgNPs在環境中的遷移、轉化、歸趨等環境行為和生態風險問題不能由其對應的溶解態金屬離子或單質來預測。與常規污染物相比，影響AgNPs環境行為的指標體系更為復雜。目前，國外對于水環境中AgNPs的檢測研究剛剛起步，而國內尚無相關報道。因此，迫切需要建立一種準確測定水環境中AgNPs的分析方法，并用于研究水環境中AgNPs這種新興污染物的環境行為。

目前，表征納米材料最常見的方法為動態光散射（DLS）、納米顆粒物追蹤（NTA）和電子顯微鏡（EM）。此類技術需要較高濃度（mg/L）才能有效地表征未知樣品＼[4～6＼]，不適合水環境中低濃度納米顆粒表征。電感耦合等離子體質譜法（ICPMS）具有高選擇性、高靈敏度和多元素同時測定等優勢，特別適合用于這種新興材料的表征分析。通過與其它技術的聯用，可獲得金屬基納米顆粒的粒度和自有性質（如自由離子同納米粒子關系）信息。流場分離技術（Field flow fractionation，FFF）ICPMS技術能夠對粒徑為2～1000 nm的大分子、膠體和工程納米材料進行物理分離并表征，但對Ag+測定，FFFICPMS技術分離效果不佳，明顯限制了該技術對于工程納米材料的分離檢測＼[7＼]。流動色譜ICPMS聯用技術（HDCICPMS）＼[8＼]是另一種分離工程納米粒子的方法，但與FFF技術相比，分辨率較差。