電感耦合等離子體質譜法在測定土壤中的應用

趙圓

摘 要：在質譜分析中，電感耦合等離子體質譜法是一種最為常見的方法，近幾年來，這種方法發展越來越快。由于其具有檢測的靈敏高較高，同時還可以檢測許多元素、檢測限低、干擾較少，準確度較高等優點。因此，此方法在很多領域中都被廣泛地應用。該文根據對電感耦合等離子體質譜法的概況進行分析，并對當前存在的一些問題提出一些解決方案。

關鍵詞：電感耦合等離子體質譜法 ICP-MS 土壤 多種元素

中圖分類號：O657 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0163-02

電感禍合等離子體質譜法是一種相對成熟的技術，所以是非常值得推廣與應用的一種方法，隨著技術不斷地進步，當前在無機分析領域仍然是研究的熱點，該文主要是對ICP-MS技術的特點進行闡述，并對其發展前景提出一些個人見解。

1 ICP-MS概述

電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）的優勢主要包括高靈敏度、干擾少、多元素同時分析，可以在復雜的基體中可以準確地分析痕量元素。

1.1 ICP-MS的研究進展

ICP、ICP-MS接口MS是ICP-MS的主要部件，ICP是質譜高溫離子源，把樣品在通道中進行蒸發、解離、原子化、電離，ICP-MS接口把離子樣品通過錐接口和離子傳輸系統送到真空的MS，MS部分把離子的信息進行分析和測試，與此同時還通過電腦將數據進行處理分析。隨著近幾年ICP-MS儀器性能的不斷提升，在儀器的改進上有了明顯三點優勢：第一，各種色譜與ICP-MS接口研究；第二，MS技術的改進與信息處理研究；第三，進樣技術與聯用技術。

1.2 ICP-MS的特點

當前ICP-MS在土壤環境監測領域中，運用得到了非常廣泛的應用，在土壤樣品的分析上也有幾點優勢。

（1）靈敏度較高，檢出限制很低，痕量分析的檢測下限一般可達到10～12，分析也相對簡單而快速，在檢測一個樣品大概只需要3 min，而且對于批量樣品還能迅速地提供測定的結果。

（2）線性動態范圍較寬，特別對于多元素的分析非常適合，一般在0～100 ug·L-1范圍內的元素基本上都能準確測定，對于有些元素在ng·L-1～mg·L-1范圍曲線相關系數可達到0.999以上。

（3）需要的樣品量較少，進樣量為50～100 uL。

（4）可以分析同位元素，能準確地測定加入富集同位素試劑后樣品中的同位素比值，同時還能根據同位素稀釋法可以快速地計算出樣品中待測元素的含量。

2 測定土壤中的元素

2.1 ICP-MS干擾及校正

ICP-MS分析干擾主要由質譜干擾和非質譜干擾組成，質譜干擾主要是從同質異位素、雙電荷離子與多原子離子等譜線重疊干擾。雙原子離子、氧化物離子與氫氧化物離子等組成多原子離子。非質譜干擾主要是由基本效應與接口效應而組成。基本效應主要是由于高濃度的基體元素在等離子體的火焰中電離，抑制或增加被測元素電離，從而讓不同的元素靈敏度產生出不同程度的影響，而接口效應則是長時間噴入高鹽溶液讓采樣錐堵塞，會讓靈敏度會下降。

2.2 土壤樣品前處理

我國是一個資源豐富的國家，其中土壤類型繁多，成土母質的差異性非常大，根據土壤中的元素含量的多少以及豐缺供應狀況，通過區域背景的調查以及環境質量現狀的調查研究，酸浸提對于土壤污染的調查分析和污染土地處理動態觀察較為適用。而在農業生產與土地病因的研究中，土壤元素含量測定能夠為其提供儲備情況，但是還需要結合測定其可直接供農作物利用的有效態，所以，在運用ICP-MS進行實際樣品的測定，樣品在處理前是非常重要的一環，因為它不僅影響工作的有效性與科學性，還能決定分析的結果。

3 ICP-MS法在土壤環境監測中的應用進展

3.1 稀土元素、鉑族元素的測定

在高分辨等離子的質譜儀上進行土壤樣品稀土元素含量的ICP-MS分析，根據國家對土壤一級標準物質的驗證，所測定的結果與標準值相符，測定巧種稀土元素相對標準偏差都低于10%，加標的回收率在96.5%～114.7%。鉑族元素的經濟價值很高，所以，在測定的時候，使用酸溶法消解有的時候可能會造成分解不完全，特別是賦存于硅酸鹽或是難深礦物中時，所以，通常會根據王水氫氟酸封閉微波消解和堿熔殘渣兩者相結合會對回收率提高，汽車上如果安裝了催化轉化裝置還可以引起Pt，Pd，Rh的環境釋放讓大氣層存在痕量鉑族金屬，環境釋放的鉑族元素其主要成份是Pt。在利用ICP-MS測量這些元素時需要注意質譜干擾問題。

3.2 同位素比值分析

在同位素比值分析中熱電離質譜是十分重要的，但是隨著近年來ICP-MS技術的發展不斷提高，再加上其他分析器不斷地發展，與傳統的熱電源質譜相比是非常有競爭力，由于等離子體的離子轉化效率要比熱電源質譜的轉化高一個級別，因此，很多的熱電離源都沒有辦法來測定或難以測定的高電離能元素，通常是通過該法精確測定其同位素，同時ICP-MS還可以更加方便地實現與激光系統聯用，還可以在固定樣品的分析中直接運用，對同位素年代學與地球學的研究范圍進一步得到了擴大。在對環境問題的研究中，土壤中的Pb的污染來源的鑒別可通過鉛同位素比值進行分析而獲得，還可以利用扇形等離子體質譜儀來對多個土壤樣品中的Pb同位素來測定，這樣就可以鑒別人類活動與地球而造成的Pb來源的同位素組成差異。

4 結語

由于對于檢查的目的不同，所以，對于土壤監測的方法也有所不同，根據以上的論述中，由于ICP-MS靈敏度與準確度都較高。因此，在檢測中，如果操作不當，會造成很大的誤差，所以，樣品在處理上需要引起高度重視。對于ICP-MS分析的全分解方式比較適合酸溶法HF-INO3-HClO4，再加上微波水解的方式會對區域背景值的調查、環境質量現狀調查更加快速和有效。對于土壤污染事故調查分析和污染土地處理的動態觀察適合于HNO3-H2O2酸浸提，ICP-MS和氣相色譜、液相色譜、毛細管電泳等聯用技術可以對形態進行分析。在土壤中由于有許多元素種類，而且其濃度的跨度也很大，所以，ICP-MS在環境的樣品中分析測試中十分重要，在實際問題的解決中，能夠通過測定需要選擇合適的方法來對其分析。

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