電感耦合等離子體質譜法在測定土壤中的應用探討

鄭乃迅

摘 要：電感耦合等離子體質譜法在質譜分析中是一種很常見的方法。由于其具有的多元素快速分析、動態線性范圍寬、靈敏度高等特點，又可以同時對多種元素進行檢測，而被廣泛的應用于各種領域中去。文章從電感耦合等離子體質譜法的概念出發，對其當前在測定土壤的應用中存在的問題，提出相應解決措施。

關鍵詞：電感耦合等離子體質普法；測定土壤；措施

引言

電感耦合等離子體質譜法是在二十世紀末不斷發展起來的，在目前來說，是一種相對有效的分析技術，作為一種多元素分析器，它因具有多元素快速分析、動態線性范圍寬、靈敏度高的特點而被廣泛應用于地質、環境、材料等多領域中，盡管如此，其發展過程中還是存在很多的問題。

1 電感耦合等離子體質譜法

1.1 電感耦合等離子體質譜概述

電感耦合等離子體質譜，英文簡稱ICP-MS，其優點主要有多元素快速分析、動態線性范圍寬、靈敏度高等，能夠在復雜的情況下對痕量元素進行準確的分析。

1.2 ICP-MS的發展

ICP-MS的主要部件有ICP-MS接口、MS、ICP，ICP是質譜高溫離子源，通過讀樣品進行從蒸發、解離到電離的過程，然后由ICP-MS接口通過離子傳送系統將離子樣品傳送至MS，在電腦聯機將數據進行處理的同時，真空的MS進行離子的分析和檢測。近幾年科學技術的不斷頸部，推動者MS儀器性能的不斷完善，具有明顯的優勢，這些優勢體現在：首先，ICP-MS與各種色譜的研究；其次，聯用技術與信息處理的研究；最后，MS技術的改進[1]。

1.3 ICP-MS的特點介紹

目前在我國的環境檢測中，ICP-MS的運用十分廣泛，其在土壤的檢測中也具有明顯的優勢。

（1）能夠對同位元素進行分析，在樣品中加入富集同位素試劑等夠準確的測得樣品中的同位素比值，同時根據同位素稀釋法對樣品中未知的待測元素的含量進行快速計算。

（2）線性動態范圍較寬，在對多元素進行分析的時候基本能夠準確測得范圍0-100ug·L-1的元素，而曲線相關系數對于在ng·L-1-mg·-1范圍內的元素可達到0.999以上。

（3）所需樣品量少，其進樣量為50-100Ul。

（4）較高的靈敏度，檢出限度低，在痕量分析中，其下限一般能達到10-12，對一個樣品的檢測時間大概需要3分鐘，分析過程既簡單又快速，對于樣品較多的時候來說，是提高效率保證質量的重要方式。

2 土壤中元素的測定

2.1 ICP-MS的干擾及校正

2.1.1 質譜干擾及非質譜干擾組成了ICP-MS的分析干擾

質譜干擾主要是從由雙原子離子氰化物離子等組成的多原子離子、雙電荷離子、同質異位素等譜線的重疊干擾。非質譜干擾則由接口效應和基本效應組成。接口效應采取高鹽溶液的長時間噴入使得采樣錐堵塞，會降低靈敏度，而基本效應中，在等離子火焰中高濃度的集體元素被電離的過程中抑制或者增加被測元素的電離，不同的元素的靈敏度有不同的影響。

2.1.2 消除ICP-MS干擾的辦法

（1）樣品稀釋后分析，降低基本元素的濃度，通過把樣品的基體元素的總濃度稀釋到產生干擾的界限以下，抑制基體效應。

（2）用標準加入法，使用標準加入法來達到補償基體效應的目的。

（3）化學分離，從基體中將被測物分離出來，以消除基體效應的影響。

（4）儀器分析，每次使用前，對儀器用調諧液進行校正，保證質量軸、靈敏度、氧化物等都能達到設定的要求，使儀器分析所得的參數得到優化。

（5）流動注射技術的使用，也可以減少基體效應。

2.2 土壤樣品前處理

我國土壤類型多而復雜，成土母質差異明顯，因此需要選擇不同的方式來對樣品進行處理。通過全解方式對土壤類型中各元素含量以及含有量可以有更好的檢測，此方法適用于區域環境質量的研究以及區域背景值的調查，而酸浸提則更適用于對土壤污染地的處理意見污染事故的調查。土壤元素的全量測定應用于地方病因以及農業生產中，能夠對其提供相應的儲備，也許測定其可以直接提供使用的有效形態。因此在運用ICP-MS進行測定時，對樣品的前期處理至關重要，它不僅是分析測定結果的決定性因素，也是工作是否能合理有效的進行的有力保障[2]。

3 ICP-MS在土壤檢測中的應用

3.1 同位素比值分析

在同位素壁紙分析中，熱電離質譜占有巨大的優勢地位，近年來，隨著諸如飛行時間等離子體質、多接收器的分辨磁扇形等離子體質譜儀等質量分析器以及ICP-MS技術的不斷進步同位素分析在其分析的精密度方面有了很大的提高。同傳統的二次電離質譜、熱電離源質譜等技術相比有了更強的核心競爭力，在離子化效率方面來說，熱電離質譜的數量相比等離子體數量來說低了一個數量級，有些高電力能元素的測定，在許多熱電離源無法測定的時候，都可以通過等離子體質來精確測定其同位素的組成情況。而且ICP-MS可以與激光系統實行聯用，應用于對固定樣品的分析中，從而促使地球化學與同位素年代學的研究范圍不斷擴大。在對于環境的研究方面來說，定義土壤中Pb的污染來源的鑒別方法對鉛同位素的比值分析有很好的借鑒作用，對地球成因以及人類活動對Pb來源的同位素差異造成的不同影響，可以利用扇形等離子地質譜通過行對深度剖面的多個土壤樣品中的Pb同位素的進行測定來獲得[3]。

3.2 鉑族元素和稀土元素的測定

ICP-MS對土壤樣品中稀土元素的含量的分析師在高分辨等離子的質譜儀上進行的，所測定的結果應與國家對一級土壤的標準物質的驗證結果標準相符。其中加標的回收率以及巧種稀土元素的標準分別為96.5%-114.7%和10%以下。就經濟方面來說，鉑族元素的在經濟方面的價值極高，因此在測定的過程中，部分含有硅酸鹽或者難深礦物的土壤，使用酸溶法來消除可能會出現不完全分解的情況。因此，在大部分情況下，為了使回收率提高，會采用堿溶殘渣和王水氯氟酸封閉微波消除相結合的方法。環境釋放的鉑族元素中其主要成分為Pt，在對這些微量元素用ICP-MS進行測量的時候，需要注意質譜干擾問題。

3.3 形態分析中聯用技術的使用

3.3.1 CE-ICP-ME聯用技術

具有預處理簡單、樣品用量小等優勢的毛細管電泳，可以對復雜混合物進行快速有效的分離，具有對不同金屬有機化合物以及氧化還原物質進行區別的優點。在對元素的形態進行分析的過程中，尤其對元素的生理活性有著很大的作用。

3.3.2 GC-ICP-MS聯用技術

在對于金屬有機物、揮發性金屬進行測定的時候，GC-ICP-MS聯用技術可以把待分析物質的基體以及不同的形態分開，且其分離的速度高于液相色譜。在GC-ICP-MS聯用技術中，如何保證被分析物從GC傳遞到ICP-MS的過程中為氣態，是GC-ICP-MS聯用技術中最大的難題。

3.3.3 HPLC-ICP-MS聯用技術

ICP-MS所具有的良好的元素選擇性以及高靈敏度，以及高效液相色譜所具有的分離效果好、分離速度快等優勢，使得兩者在連用的過程中存在很大的潛在優勢，尤其是HPLC對性質相近的成分能夠有效的分離，所以HPLC-ICP-MS聯用技術多應用于形態分析。HPLC-ICP-MS聯用技術作為一種分離的手段，其在無機成分檢測中的前景是很大的，但由于對于分離體系的研究還不深入，使得HPLC-ICP-MS距離常規分析還有很長一段距離。克服基體效應和質譜的干擾、采用多級聯用技術作為其主要的研究方向，可持續擴大元素的測定范圍[4]。

4 結束語

監測的目的不同，對土壤環境檢測的分析方法也不同。土壤污染事故、污染土地的處理、形態分析等等采用不同的分析方法。土壤中元素含量的多樣化，濃度的跨度大，這就使得在對環境樣品的分析測定中，ICP-MS有著十分重要的地位和作用。在實際的問題中，可通過測定的不同目的和需要，尋找合適的方法來對其進行分析。

參考文獻

[1]刀 ，呂怡兵，滕恩江，等.離子色譜-電感耦合等離子體質譜聯用測定大氣顆粒物PM2.5和PM10中的六價鉻[J].色譜，2014（09）.

[2]孫世宏，湛社霞，臧李納，等.電感耦合等離子體質譜法測定漁沙坦地區水中12種金屬離子[J].中國衛生檢驗雜志，2013（08）.

[3]肖亞兵，蔡國瑞，王偉.電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）技術進展[J].食品研究與開發，2013（08）.

[4]羅雪芹，楊軍，秦秀蓉.電感耦合等離子體質譜法測定川芎中多種微量元素[J].中國藥業，2015（03）.