電感耦合等離子體質譜技術在環境監測中的應用進展

阿曼古力·阿布都熱合曼

（新疆維吾爾自治區阿克蘇地區環境保護監測站 新疆阿克蘇 843000）

當前，隨著社會的不斷發展，人們的生活質量得到極大提升，全社會對生活環境的要求也越來越高，社會各界對環境安全投入了極高的關注。各種水污染、大氣污染、土壤污染等環境問題層出不窮，嚴重危害著人們的生活質量。國家和各地方政府也對環境保護和環境監測加大了力度。隨著整個社會對環保工作的重視，環保工作逐漸深入，環境監測的范圍不斷擴展，樣品在數量和品種方面呈現上升的趨勢，很多儀器也變得更加快速、高效、自動化程度不斷提高，具備了更高的靈敏度和測試精度。

1 電感耦合等離子體質譜技術

1.1 環境監測分析標準

整個環境監測中，所涉及的金屬元素品質較多，存在很多對人體有害的金屬元素，因此要求分析儀器能夠對環境樣品中的多種金屬元素進行同步檢測和詳細分析。于此同時，儀器需要具備較寬的、呈現動態的線性范圍，因為待分析的環境樣品中包括主量元素和痕量元素，其濃度范圍變化很大。對某些有毒有害的痕量元素（如As、Hg等），標準中對于限制的要求較低，因此，對于儀器的檢測下限，必須具有較低的范圍。并且檢測儀器應該能夠進行元素的形態和價態分析。

1.2 電感耦合等離子體質譜技術的優點

傳統的元素分析法包括分光光度法、原子吸收法、原子熒光光譜法等，以上方法的劣勢是比較浪費時間，同時，資源利用率不高，不利于對元素形狀和價態的深入理解。與傳統方式相比，電感耦合等離子體質譜技術（ICP-MS）能夠有效避免這些情況的發生。ICP-MS能夠提供極低的檢出下限，極寬的動態線性范圍，干擾少，自動化程度高，分析結果的精度高，能夠對多種元素進行同步、迅速的分析，借助同位素稀釋法進行操作，ICP-MS能夠融合多種分離技術，都元素的形態進行詳盡的分析。同時，結合樣品處理方式和進樣方法。ICP-MS技術是當前發展最為迅速的一種痕量元素分析技術。在環境監測、地質等科學領域應該十分廣泛。

2 電感耦合等離子體質譜技術特點

當前，我國對廢水、土壤中元素的分析測定方法有火焰原子吸收法、陽極溶出伏安法、示波極譜法、石墨爐原子吸收法等。與這些分析測試方法對比，ICP-MS主要包含如下幾個特征：

2.1 檢出限十分低

ICP-MS在檢出限方面十分低，量級能夠達到12級。對著技術的進步，ICP-MS的檢測水平在逐漸提升，與扇形的磁場技術進行有機結合，檢出限最高可達15量級。

2.2 極寬的動態線性范圍

對于極寬的范圍，主要是元素在濃度上的區間。在這個范圍內，無需對儀器進行多次檢驗和校準，就能夠達到準確的定量檢測數值。作為一種痕量分析技術，ICP-MS涉獵的范圍十分廣闊。這能夠降低對樣品的要求，提高檢測精度，減少誤差。

2.3高樣品通量

ICP-MS能在同一時間實現都多種元素的檢測，通常情況下，在短短幾分鐘內，就行實現元素的測定。

3 電感耦合等離子體質譜技術在環境監測中的應用

ICP-MS在環境、地質、生物監測、核工業、半導體等領域都有應用，其中在環境監測中應用范圍最廣。在常見的痕量元素檢測中，其樣品主要包含工業排放的廢水、生活污水、海洋水、沉積物等。

3.1ICP-MS在水質監測中的應用

閔廣全等采用ICP-MS對水中的Li、Zn、Ag等痕量元素進行系統分析和理解，相關系數控制在0.9995，檢出極限控制在0.01~4.12μg/L之間，控制好加標回收率。李政軍主要采用了ORS-ICP-MS檢測方法，實現了對稀土元素的測定。這種方法有利于降低外界對機體的干擾，靈敏程度被大幅度提升，將檢出限控制在0.8~8.25ng/L，加標回收率在92%~99%之間；張蘭測定環境水樣中的二價汞、甲基汞、乙基汞和苯基汞。文新宇等用ICP-MS直接測定了飲用水中的As、Sb、Se等；朱晨利用了ICP-MS方法，實現對飲用水中痕量元素的檢測，其中干擾不多、檢出限較低、檢測的速度較快，同時也能夠多種元素同時檢測；劉妍借助ICP-MS，實現對水源水和飲用水中金屬元素的測定，結果十分準確，可靠性較強；以Y89和Te128作為指標，ICP-MS的應用，實現了對酸雨鉛含量的檢測，偏差較低。

3.2ICP-MS在土壤和沉積物檢測中的具體應用

在土壤中以及沉積物中，很多重金屬元素會對人體產不良影響，危害重大。環境不同程度的變化會對土壤沉積物中重金屬元素的遷移產生影響，使得金屬元素會二次進入生態系統，產生再次污染，對土壤和沉積物中重金屬元素的測定和研究十分重要。ICP-MS在其中起到了關鍵的作用。

黃冬根等用Sc45、In115、Tl2O4作為基礎元素，采用ICP-MS對水稻土壤中過的金屬元素進行測量，檢測其中的標準物，使得檢驗結果與標準要求相一致；勒新娣借助的是堿熔樣品，ICP-MS測定鉑族元素，也實現檢測結果與標準的統一。這種方式的優點是操作簡單，易于操作，準確性較高，檢出限不高，回收率高；李月芳等采用ICP-MS，實現了對對冰芯樣品中超痕量鎘和痕量鉛的檢測，鎘的檢出限為0.15ng/L，相對標準偏差<10%，回收率為88%~105%。當鉛的濃度為20~100ng/L時，該方法的相對標準偏差<10%，檢出限為0.62ng/L；王澤借用這一方式，實現對土壤中有效硼的檢測，檢測方式簡單，精度較高，檢出限為0.009ng/L，偏差為2.66%，回收率為93%~102%。

3.3ICP-MS在生物檢測中的具體應用

李百靈對于樣品的處理采取的是微波消解法，對其中諸多金屬元素進行逐一檢測。對于干擾因素，采取了自動校正方法，實施了排除方法；孫亞莉將內標元素鈧和釔加入樣品中，定珊瑚中的鍶和鈣，測定精度分別為0.3%和0.1%。該方法分析效率高，簡單有效，大大節約了測試成本。

4 電感耦合等離子體質譜技術與其它技術的有機結合

ICP－MS技術的發展，提升了檢測能力，同時與先進技術的融合，實現分析方式的創新。

4.1 和色譜聯用

目前有氣相色譜、高效液相色譜、毛細管電泳、原子熒光光譜原子吸收光譜等與ICP－MS聯用。色譜與ICP－MS的聯合使用，有點顯著，接口比較簡易，應用領域比較廣，檢測器實現串聯，有利于對樣品原樣的維護。

4.2 與激光燒蝕技術聯用

對于固體材料的分析，ICP－MS有先天的缺點。因為ICPMS是分析等離子體的，而固體并沒有獨立的離子，因此需要將固體分離出離子才能使用ICP－MS。隨之發展出了激光燒蝕技術，使用高能激光燒蝕固體表面，將產生的懸浮顆粒引入ICP－MS，然后進行測定和分析。激光燒蝕電感耦合等離子體聯用技術的作用比較分度，應該廣泛，是一種使用較多的微量分析方式，也是痕量元素直接測試的主要方式，有利于對固體物理的測量。

5 電感耦合等離子體質譜技術的發展前景

經過20多年的發展和完善，電感耦合等離子體質譜技術已經獲得了長足的進步，在各個領域得到了廣泛的應用，尤其在環境發展的領域內，為環境監測中對于常量和痕量的分析。隨著科技的進步，逐漸趨于全面化、科學化的發展，同時，它與多種技術的蓮弟，實現這幾技術在運行、高效、限低等方面的增強，同時，分析出元素的不同特征。

6 結語

綜上，在上述分析的基礎上，ICP－MS提出了限低的檢出范圍，極寬的線性變化，實現較強的檢測精度，實現多種原料的結合，能夠與多種分離技術結合進行元素的形態和價態分析、能與多種前處理法結合使用。ICP－MS已經被廣泛應用在環境保護、飲用水的合理檢測范圍，對于檢測各種水質意義重大。