ICP-MS在環境監測中的應用進展及展望

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1980 年，我國首次引入 ICP-MS，這種無機元素分析技術能夠準確測量樣品中無機元素的含量，提高樣品多種痕量元素的測定效率，運行周期短，能夠排除大部分外界因素對離子信息的干擾。ICP-MS組成部分包括氣體供應系統、真空系統、粒子監測器等，ICP 和 MS是兩個重要的儀器，ICP 能夠將處于分子狀態的樣品轉為離子狀態，具有高溫電離特性，MS 則是一種粒子檢測器，掃描快速而精準。

一、電感耦合等離子質譜法干擾及消除

（一）質譜干擾及消除

本文主要介紹同量異位素重疊、氧化物干擾兩種質譜干擾，首先考慮同量異位素重疊，絕大多數元素的豐度比是穩定的，所以可以測定干擾物的另一個同位素，扣除待測物峰處的干擾峰。ICP-MS 的載氣一般是氬氣，所以氬和鈣的主要同位素重合是鈣元素測定中最嚴重的干擾，只能使用小豐度同位素測定鈣。然后考慮氧化物干擾，ICP-MS分析中，一般用氧化物峰和金屬峰的大小比值衡量氧化物的響應程度，比值應該控制在 1.5%以內。原子化時，水溶液中的樣品會由水蒸氣分解產生過量的氧原子，氧化物峰的分解程度會受到進樣系統導入水量的影響，只有適當減少導入水量，ICP 才能成為最佳離子源。

（二）非質譜干擾及消除

基體效應和物理效應是兩種常見的非質譜干擾，基體元素和被測元素的相對比例并不能確定基體效應程度，真正的決定因素是基體元素的絕對量。取樣錐孔時鹽類的堆積和物理效應有關，可以通過控制測試溶液中的含鹽量來緩解物理效應[1]。

二、ICP-MS 在環境監測方面的應用及進展分析

（一）固體廢物中金屬元素的監測分析

工業生產或者日常生活中產生的污染環境的固態廢棄物質稱為固體廢物，如果直接將固體廢物排入環境中，金屬元素就會污染河流、土壤等，再加上金屬元素不能被分解者降解，容易在食物鏈中富集，引發骨痛病等疾病的概率非常高。《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）是我國常用的金屬元素分析方法，該標準規定了各種金屬元素、類金屬元素以及陰離子的監測項目，但是在固體廢物分析方法上有所欠缺。而 ICP-MS 恰好彌補了這一缺陷，李龍宇等學者在測定污水處理廠污水污泥樣品重金屬總量時就運用了 ICP-MS 分析方法。由于城市污泥成分復雜且有機質豐富，所以樣品預處理工作步驟較多，胡忻等學者利用 ICP-MS 測定了城市污泥中重金屬元素含量，提高了測量效率。陳思楊等學者采用 BCR 三步浸提法提取了北京城市污泥中鉛、砷、鉻的三種形態，然后用硝酸-高氯酸進行消解，克服了城市污泥重金屬難降解和高毒性，不利于污泥資源利用的問題，奠定了北京城市污泥資源開發的研究基礎。

（二）水、氣和土壤環境的監測分析

水環境、氣環境和土壤環境是環境監測項目的重要組成部分，ICP-MS技術靈敏度高，只要經過酸化和過濾等簡單預處理，就可以多元素分析環境水樣品。ICP-MS 在水環境監測領域已經形成了相對完善的應用體系，任海平等學者提出，ICP-MS 技術能夠準確監測出飲用水。

水源地中的微量無機元素指標，檢測限低。馮麗萍等學者校正了質譜干擾和非質譜干擾，使用 ICP-MS 技術測定了地表水中鉛、鈷等多種金屬元素含量。Yatai Li 在高鹽地下水中超痕量的稀土元素測定中運用了ICP-MS 技術，首先使用沉淀法除去 Ca 等元素的干擾，然后使用在線氣溶膠稀釋技術控制質譜干擾。但是，ICP-MS 在水環境監測領域中存在應用局限，例如，如果待測定的目標元素只有一種且含量非超痕量，應該優先考慮 FAAS（火焰原子吸收光譜）這類運行成本低、不需要稀釋樣品的方法。ICP-MS 只適用于鹽度較低的樣品測量，海水樣品分析應該另外選擇 AAS（原子吸收光譜法）[2]。

（三）環境應急分析

工業發展迅速的同時，環境應急事故發生幾率也逐年遞增，例如，四川成都曾經發生一起東風渠水體突發污染事件，龍泉驛區東風渠十陵水質異常，石油類超標 80 多倍，事故原因主要是東風渠周邊企業和用戶肆意向渠中傾倒垃圾、排放廢水。為減少事故引起的財產損失和人員傷亡，應該快速分析環境介質的主要污染物，利用ICP-MS 半定量分析技術檢定環境中可能存在的元素或者同位素，固定未知樣品濃度。

三、ICP-MS 未來發展

消除質譜干擾和單顆粒納米級研究是 ICP-MS 自身開發重點，由于ICP-MS 拓展性強，相關聯用技術在分析領域中取得了廣泛運用。未來ICP-MS 整體研究領域的發展方向如下：同位素比值及形態研究、環境領域中分析 PM2.5 等污染物成因、生命科學中細胞內元素的形態研究等。我國目前已頒布 ICP-MS 應用于土壤、固體廢氣污染源等領域的行業標準，出臺了 ICP-MS 聯用技術的標準方法和規范。隨著配套產業的升級，ICP-MS技術呈現了小型化、智能化特點，更高靈敏度和更低檢出限是 ICP-MS 技術未來的發展趨勢。