激光剝蝕串聯電感耦合等離子體質譜在環境分析中的應用進展

劉婭聰，王偉超，令偉博，張托雅，王雪梅， 劉 倩*，江桂斌

(1.西北師范大學 化學化工學院，甘肅 蘭州 730070；2.中國科學院生態環境研究中心 環境化學與生態毒理學 國家重點實驗室，北京 100085；3.中國科學院大學 資源與環境學院，北京 100190)

隨著工業的快速發展，大量的金屬污染物被排放到自然界中，對人類和其它生物的健康造成了嚴重危害[1]。已有研究表明，過量的金屬離子會造成人體中毒、降低兒童智力以及引發神經性疾病[2-3]。Chen等[4]發現相比于單一物質，金屬離子與有機物的協同作用不僅可以增加毒性，而且還會使金屬離子更容易進入細胞壁，從而導致其在生物體內富集。截止目前，金屬離子的檢測方法有X射線能譜法(EDS)、原子吸收光譜法(AAS)、電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-OES)、電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)等。其中，EDS難以檢測微量元素[5]；AAS法盡管具有高精密度、寬線性范圍等優點，但無法同時檢測多個元素，且易受基體干擾[6]；ICP-OES和ICP-MS是近年來常用的檢測無機元素的方法，可以檢測微量及超微量元素，并具有高靈敏度、低檢出限、寬線性范圍、分析速度快以及多元素同時分析等優點。但ICP-OES和ICP-MS僅能分析液體樣品，對固體樣品需進行前處理，從而會造成一定程度的樣品損失與污染，而且一些容易與氧和氫結合的元素會干擾檢測結果[7]，如Ba氧化物會干擾Eu的檢測，導致Eu的檢測結果偏大[8]。

激光剝蝕電感耦合等離子體質譜法(Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry，LA-ICP-MS)是近年發展迅速的一種元素分析方法。Gray等[9]在1985年首次提出將LA與ICP-MS聯用進行固體樣品分析。Durrant等[10]系統地總結了LA-ICP-MS的條件優化，包括激光和束斑的大小、剝蝕方式以及氣流大小等。LA-ICP-MS作為一種新型元素分析方法，不僅具有檢測限低、樣品污染少、可同時檢測多元素等優點，還可對樣品進行成像，從而得到樣品中元素的空間分布信息。降低了樣品在制備過程中可能帶來的污染或揮發性元素的損失，也減小了操作人員在有害試劑中的暴露機會[11]。

近年來，隨著儀器科學的發展，LA-ICP-MS儀器也得到了快速發展，進樣系統已經由常用的納秒(ns)激光剝蝕發展到了飛秒(fs)激光剝蝕。電感耦合等離子體飛行時間質譜(ICP-TOF-MS)的出現和應用，使得多元素甚至全元素分析的能力和檢測速度得到顯著提升，同時還提高了對同位素比值的分析精度，從而更加有利于同位素稀釋分析。LA和ICP-TOF-MS的聯用(LA-ICP-TOF-MS)增強了生物體系元素成像分析的能力，拓展了LA-ICP-MS的使用范圍[12]。此外，LA與MC-ICP-MS串聯用于原位同位素比值分析，不僅免去了繁雜的樣品前處理過程，也可用于同位素成像分析。另一方面，近年來快速洗脫樣品池(Rapid response ablation cells)和高頻激光器(High repetition rate laser)的發展也極大地提高了分析通量和靈敏度，促進了快速原位和成像分析技術的發展，推動了LA-ICP-MS在臨床和生物領域的應用[13]。

在微區成像分析技術方面，如表1所示，與掃描電鏡-能量色散X射線分析(SEM-EDX)、納米二次離子質譜(NanoSIMS)、同步輻射X射線熒光光譜(SR-XRF)相比，LA-ICP-MS不僅避免了高真空操作環境，同時也可對低豐度元素定量分析。目前，LA-ICP-MS常用于探測巖石中元素含量的原位分析，而在環境分析中的應用相對較少。總體來說，LA-ICP-MS在環境科學中的應用仍處于起步階段。本文主要總結了LA-ICP-MS的方法開發、干擾因素及近年來在環境科學研究中的應用進展，并對未來的發展趨勢進行了展望。

表1 4種微區元素分析技術的比較[14]Table 1 Comparison of four micro-area analytical techniques[14]

1 LA-ICP-MS環境分析方法開發

1.1 LA-ICP-MS的原理

LA-ICP-MS是由LA和ICP-MS連接起來的一種分析工具，原理如圖1所示。利用激光將樣品池內的樣品剝蝕產生氣溶膠顆粒，然后經載氣攜帶進入ICP中氣化，最后通過MS篩選后定量[15]。LA-ICP-MS的理想狀態應該是：(1)剝蝕前后產生的氣溶膠組成能夠代表樣品組成；(2)剝蝕的顆粒在載氣的攜帶下全部進入ICP中；(3)在不影響ICP-MS參數的情況下剝蝕的顆粒在ICP中可以全部原子化和離子化[16]。但由于分餾效應以及基體效應的影響，實際應用中很難達到上述要求。圖2概括了影響LA-ICP-MS的因素以及降低這些影響的方法。

圖1 LA-ICP-MS的原理圖[15]Fig.1 Schematic diagram of LA-ICP-MS[15]

1.2 LA-ICP-MS的分餾效應

分餾效應指檢出信號無法反映樣品的真實信息，是導致LA-ICP-MS應用受限的一個主要原因，受樣品性質、激光參數、載氣等多種因素影響。元素分餾主要產生在三個階段，即剝蝕階段、氣溶膠轉移階段以及ICP系統中[17-18]。

圖2 減小分餾效應和基體效應的措施Fig.2 Measures to reduce fractionation effect and matrix effect in LA-ICP-MS

首先，在剝蝕階段，分餾效應受激光能量、脈沖頻率、脈沖寬度、剝蝕氣體流速以及剝蝕方式等因素的影響[19]。Luo等[20]發現激光剝蝕導致元素的分餾主要發生在激光剝蝕的最后階段，隨著激光斑束增加，富集難溶元素的效率增加，分餾效應增加。同時，對比不同的激光波長，發現激光波長越長，分餾效應越強，產生的大顆粒物越多。常用的激光器為納秒(ns)激光，隨著儀器的改進，新的飛秒(fs)激光剝蝕可將樣品剝蝕為納米級的顆粒，從而減小了分餾效應[21]。Horn等[22]以氦氣和氬氣為載氣，發現采用氦氣時的靈敏度高于氬氣，氬氣下顆粒的沉積增加，因此當載氣為氦氣時能降低分餾效應。載氣的變化不僅影響傳輸效率，更重要的是在氦氣下形成的氣溶膠顆粒更小、更均勻，因此在ICP中更易揮發。

其次，在氣溶膠傳輸過程中，剝蝕的顆粒主要受擴散力和重力影響。當粒子的平均自由程小于載氣原子時，元素分餾主要由擴散力引起；對于微米級的粒子，元素的分餾主要由重力引起[16]。相對于小顆粒氣溶膠，大顆粒氣溶膠在轉移過程中更容易分餾，主要是因為粒徑越大，氣溶膠的重力作用越強，其在轉移過程中沉淀越多，從而導致轉移效率下降[22]。此外，剝蝕顆粒的形態以及載氣流速也會影響轉移效率，從而發生分餾[23]。

最后，在離子化過程中，Guillong等[24]認為不完全離子化是導致分餾效應的一個主要因素。當剝蝕顆粒粒徑越大時，原子化和離子化的程度越低。難溶顆粒物的不蒸發也會影響離子化，導致分餾效應的產生[25-26]。除了不完全電離，易電離的離子先電離，導致在ICP中擴散程度升高，從而產生分餾效應[27]。

因此，降低分餾效應主要從上面3個途徑入手。減小氣溶膠粒度是減小分餾效應的有效措施，而將元素全部離子化是減小分餾效應的前提。fs剝蝕系統產生的氣溶膠粒度更細，但fs剝蝕系統不僅價格偏貴而且保養困難，因此目前主要從優化剝蝕條件和ICP條件來減小分餾效應。

1.3 LA-ICP-MS的基體效應

基體效應是指基體對目標元素的增強或抑制作用，主要分為基體組成效應和物理干擾效應。當基體中摻雜其它物質時，會產生基體組成效應[28];而物理方面的干擾主要包括氣化、熱導系數及水含量等。對于低沸點物質，由于質量負載效應，使得基體對其影響加重[29]。Luo等[30]發現引入少量的水蒸氣可顯著降低基體效應，主要是因為水中的H或OH對激光剝蝕產生影響，但具體的機制還需進一步闡明。其次通過使用紫外激光波長，用fs激光剝蝕也可以降低基體效應，但不能完全消除。因此為了提高準確度，對其校正非常必要。一般的校正方法有外標法和同位素稀釋法。

1.4 校正方法

1.4.1 外標法外標法是指按一定梯度將標準品加入到空白溶劑中，與未知樣品在相同條件下處理并檢測，用不同濃度的樣品與ICP-MS的檢測值繪制標準曲線，從而推算未知樣品濃度的方法。在LA-ICP-MS中外標法包括固體外標法和液體外標法。如Pozebon等[31]設計了一種雙氣流設備，利用標準溶液校正法對小鼠大腦薄區域進行生物成像，其中載氣攜帶樣品，霧化氣攜帶標準溶液，兩種氣體分別進入進樣管后在ICP中混合。

由于基體種類多，常常缺乏合適基體的標準物質，因此基體的制備也顯得十分重要。基體的制備主要包括同基體加入法、干液滴法[32]、溶膠凝膠法等。其中同基體加入法具有較高的匹配度，干液滴和溶膠凝膠法制備過程簡單，但溶膠凝膠法應用范圍較廣。相對于液體標準溶液校正法，固體外標校正法不僅需要制備基體，同時還要加入標準品。Tang等[33]利用LA-ICP-MS測定了大氣顆粒物中的金屬離子，以石英濾膜為基底，Pt為內標，同時利用外標法，將液體標準溶液添加到石英膜上，室溫蒸發后，繪制標準曲線。該法與消解法的檢測限相近，適用于大氣顆粒物中金屬離子的檢測。Andersen等[34]以明膠為基體，利用LA-ICP-MS測定前列腺切片中的Zn含量，發現測出的Zn分布與基質輔助激光解吸電離-飛行時間質譜(MALDI-TOF MS)和MALDI-軌道離子阱質譜(Orbitrap-MS)測得的分布大致吻合。

1.4.2 同位素稀釋法同位素稀釋法是指在分析前加入待測元素的同位素，利用加入前后同位素比值的變化來計算樣品中待測元素的濃度。如果標準同位素與分析物可以均勻分布，即可消除基體效應。其不足在于，同位素的價格較高且不適用于所有元素[35]。Claverie等[36]采用池內同位素稀釋(In-cell isotope dilution)結合fs激光剝蝕的方法對土壤中微量元素Cu、Zn、Sn和Pb進行檢測，以65Cu、66Zn、119Sn、207Pb為同位素稀釋標加入土壤參考樣品中，檢測結果與標定值及微波消解-同位素稀釋ICP-MS法(ICP-IDMS)一致，從而為環境樣品中的痕量元素提供了一種快速準確的分析方法。

何良諸和趙集來到后院，灶房門敞開，白汽翻涌，一股肉香。煤礦生活區烀肉，渾腥，粘膩，空氣中充滿粗俗的誘惑味。趙集說：“俺倆搭伙了。”

2 LA-ICP-MS的環境分析應用進展

2.1 在土壤、沉積物以及冰芯樣品分析中的應用

金屬離子廣泛存在于自然界中，它不僅可以與土壤中的有機物共存，還可以匯入江河中，通過共沉淀等方式沉積。Arroyo等[37]建立了一種簡單便捷的方法檢測土壤中的微量元素，采用紫外(UV)-ns-LA-ICP-MS檢測了土壤中的16種微量元素，并將其與ICP-MS檢測結果對比，發現僅有一種元素誤差較大，其余元素均在誤差范圍內。相比LA-ICP-OES，UV-LA-ICP-MS對Cr、Ni、Cu、Zn、Pb的檢測限更低[38]，與fs-LA-ICP-IDMS相近[39]。同時，對這種方法的重現性進行驗證，發現在連續3 d內日間相對標準偏差不超過10%，表明該方法不僅降低了檢出限，還提高了準確度，而且樣品直接利用土壤內聚力，無需使用其他粘合劑。

沉積物是一種非均質、復雜、多相的混合體系。Plispanen等[40]利用SEM-EDX和LA-ICP-MS檢測了7個電廠中冷水沉積下探針上的沉積物，發現沉積物中的主要成分是Si和Ga，并且貫穿于整個沉積層，而在沉積物和探頭的界面處發現了Cl、K、S、Na。由于LA-ICP-MS的低檢測限，因此可以對痕量元素檢測，這有助于分析沉積物的性質和成因。

表2 LA-ICP-MS和ICP-MS對冰芯中元素的檢測限[42]Table 2 LA-ICP-MS and ICP-MS detection limits for elements in ice cores

CG min:minimal elemental concentrations determined by liquid ICP-MS of discrete samples

冰芯可以記錄歷史上重金屬元素的排放，從而有助于追溯金屬的來源以及氣候變化[41]。Spaulding等[42]建立了一種利用LA-ICP-MS的超高分辨率采樣技術分析冰芯中多元素的方法。該方法在同一剝蝕區域同時測量了多種元素(Al、Ga、Fe、Na、Mg、Cu、Pb)，并將測量結果與ICP-MS相比較，發現除Cu之外，其他元素的檢測限均低于ICP-MS(如表2所示)。More等[43]利用LA-ICP-MS對冰芯中單元素Pb檢測，發現Pb的最低濃度為0.4 ng/L。LA-ICP-MS具備高空間分辨率的原位分析能力，不僅提高了靈敏度，而且可以揭示環境金屬濃度隨季節的變化規律。但需要注意的是，對冰芯樣品進行分析需要利用低溫樣品池，以保證樣品的完整性[44]。

通過LA-ICP-MS對土壤、沉積物以及冰芯中的微量元素進行檢測，可以獲得重金屬元素隨時間和環境的變化趨勢，從而有效地管理重金屬的排放，減小重金屬污染。利用LA-ICP-MS還可以實現對土壤中多個元素的同時檢測，避免冗長的前處理過程。

2.2 在植物樣品分析中的應用

土壤中的納米粒子主要來自于工業、農業以及日常生活，這些納米粒子可以在環境中穩定存在，然后被植物吸收。納米粒子不僅能夠降低種子發芽率、減小植物的根莖長度以及生物質的質量，還可以降低其對養分的吸收，改變光合作用，誘導產生還原氧，損壞DNA結構[45]。為了更清楚地了解納米粒子在植物體內的吸收、轉換、易位、沉積，可以用LA-ICP-MS對組織進行成像。例如，Neves等[46]利用LA-ICP-MS和μ-XRF研究了La2O3納米粒子在小球藻中的吸收轉換，在同一條件下，將小球藻分別暴露在La2O3納米粒子和La2O3(b-La2O3)中，結果發現在b-La2O3暴露下的小球藻葉片中La濃度高于莖，而La2O3納米粒子暴露下小球藻中莖和葉的La濃度無明顯差異。通過成像分析發現小球藻葉片的主靜脈中含有高濃度La。通過比較LA-ICP-MS和μ-XRF兩種成像方式，發現相對于μ-XRF，LA-ICP-MS的檢測限更低。Yamashita等[47]利用LA和單顆粒ICP-MS(LA-SP-ICP-MS)檢測了洋蔥細胞中Au和Ag的分布，通過成像發現AgNPs和AuNPs在洋蔥細胞中能夠均勻分布，未發生團聚也不會在細胞核和細胞壁上聚集；而Ag離子和Au離子在細胞壁上略有聚集。這些研究結果表明AgNPs和AuNPs與Ag離子和Au離子在細胞壁上的行為存在差異，其中Ag離子比Au離子更容易富集在細胞壁上。

本課題組[48]以石墨烯中金屬雜質為指紋信息，利用LA-ICP-MS對大豆中的石墨烯進行鑒別、定量和原位追蹤。選取Ni和Mn作為石墨烯和氧化石墨烯的指示物，將大豆苗暴露于石墨烯和氧化石墨烯中7 d后，利用LA-ICP-MS對大豆苗的根和葉成像。如圖3所示，發現Ni在葉片中央和主靜脈附近大量集中。氧化石墨烯與石墨烯相似，但氧化石墨烯表現為更加均勻的向葉片周圍擴散。同時對大豆苗的根部進行成像，發現Ni在皮質層具有更高的濃度，而內皮層濃度下降，在根的木質部幾乎檢測不到金屬。對于氧化石墨烯，其分布與石墨烯相似，但在篩管部金屬信號更強，說明氧化石墨烯比石墨烯更容易進入植物的篩管。同時利用納米Au標記的石墨烯對此方法進行驗證，通過成像發現納米Au標記的石墨烯與以Mn為指紋的氧化石墨烯在葉片中的分布相似，證明了該方法的可靠性，從而為碳材料的無標記成像提供了一種新技術。

圖3 利用LA-ICP-MS和金屬雜質對植物中石墨烯的無標記成像[48]Fig.3 LA-ICP-MS imaging of graphene in plants[48] A:principle for LA-ICP-MS imaging of graphene in plants(LA-ICP-MS對大豆中石墨烯成像的原理);B,D:imaging of exposure to 200 mg/L graphene for 7 days(在200 mg/L石墨烯中暴露7 d);C,E:200 mg/L graphene oxide for 7 days (在200 mg/L氧化石墨烯中暴露7 d)

通過LA-ICP-MS對植物的微區成像可以得到元素在植物空間的分布信息，從而有助于理解元素在植物中的遷移轉換規律，還可以對植物中的金屬元素定量。與其他方法相比，這一技術避免了樣品處理過程中受到污染，提高了測量結果的準確性。

2.3 在環境生物分析方面的應用

2.4 其它環境分析中的應用

許多疾病與金屬離子代謝相關。Hsieh等[52]用LA-ICP-MS對濾膜上血樣中的13種金屬元素定量檢測(表3)，通過與電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)、高分辨電感耦合等離子體質譜法(HR-ICP-MS)和碰撞池-電感耦合等離子體質譜法(DRC-ICP-MS)的檢測結果比較，發現LA-ICP-MS方法不僅具有較高的精度和較低的檢測限，且樣品需要量少，污染風險較低，同時LA-ICP-MS也易于拓展到尿液和血漿等其他臨床樣本的分析檢測。

表3 血液中多種元素檢測方法的比較[52]Table 3 Comparison of detection methods for various elements in blood[52]

direct calibration:calibration using a matrix with known concentration of target elements;standard solution calibration:calibration using a standard solution

順鉑已被廣泛應用于腫瘤治療，但過量的Pt會在腎臟積累從而對腎臟造成危害，因此對于Pt的用量研究顯得十分重要。Moreno-Gordaliza等[53]以小鼠為研究對象，研究了Pt藥物劑量對腫瘤治療的影響。利用LA-ICP-MS對腎臟組織成像發現在順鉑的作用下Cu和Zn的積聚減小，但過多的Pt會在皮層和腎上腺髓質積累，同時發現使用西司他丁(Cilastatin)后會減小Pt的積累，從而降低Pt的毒性。這一研究表明LA-ICP-MS可在細胞水平進行金屬藥物代謝研究。

目前，LA-ICP-MS與MALDI-TOF MS結合同時進行生物體內有機和無機成像分析已成為一個新的研究趨勢。Cassat等[54]開發了一種高分辨多模式成像平臺，以金黃色葡萄球菌觸發感染的小鼠為模型，利用LA-ICP-MS對小鼠的右腎部位進行成像，結合磁共振成像(MRI)和Blockface成像分析發現感染部分富含Ca，相對缺乏Mn、Fe和Zn。將LA-ICP-MS與生物發光信號結合，可檢測器官內元素含量的變化及其分布狀況。LA-ICP-MS和MALDI-IMS的整合揭示了宿主和病原體的金屬爭奪，提供了宿主和病原體之間營養競爭分子圖。結合多種成像模式，實現了蛋白和金屬豐度的全器官高分辨率映射，揭示了炎癥反應的內在異質性，并能夠分析細菌的轉錄反應。這種多成像模式除了研究感染外，還可以用于實體瘤等研究。如Andersen等[34]利用MALDI-MS和LA-ICP-MS分析了前列腺組織中的Zn及其代謝物途徑，多種成像技術的聯合使用為揭示金屬元素及其代謝物的亞器官分布提供了一種新穎的研究手段。

單細胞蛋白的含量可以提供疾病進展的信息。Zhai等[55]設計了一種肽金簇探針，它由特異性細胞膜表皮生長因子受體(EGFR)靶向能力的肽和Au簇組成，將共聚焦光學顯微鏡和LA-ICP-MS結合分析了3種腫瘤細胞的表皮生長因子(EPGR)，該方法成本低且定量準確[56]。為了驗證LA-ICP-MS定量的準確性，將其與Western-Blot的結果相比，發現結果相符，同時此方法不僅能夠區分不同細胞中蛋白的表達水平，還可以評估早期的腫瘤發展。

將LA-ICP-MS直接用于臨床檢測可以降低樣品被污染的風險，而且樣品需求量少，易保存。LA-ICP-MS與MALDI-MS以及光學成像聯用可以實現對生物組織原位檢測和成像分析，從而獲得復雜生物體系的多維信息。

3 LA-MC-ICP-MS的應用進展

目前穩定同位素組成分析最常用的方法是多接收器電感耦合等離子體質譜(MC-ICP-MS)，其中ICP作為高溫離子源，樣品經蒸發、解離后，通過樣品錐接口和離子傳輸系統進入高真空的MS中，MS掃描分離測定所有原子后，按不同的質荷比將離子進行分離然后檢測。LA-MC-ICP-MS作為一種檢測同位素的工具，由于其較低的檢測限、樣品無需前處理而廣泛應用于地學研究中。它不僅能夠進行樣品原位分析，還可以對其同位素成像，從而得到樣品中元素同位素的空間分布信息。

相比于常規的MC-ICP-MS，LA-MC-ICP-MS不需進行樣品前處理，但結果會因受分餾效應、基體效應以及同位異質素的影響而偏離準確值。Fu 等[57]通過研究不同采樣錐與截取錐的組合，發現使用Jet采樣錐與X截取錐可以提高靈敏度和空間分辨率，同時加入氮氣可以降低S同位素測定中的多原子干擾，還可以通過提高激光能量降低其基體效應。

Chen等[58]利用LA-MC-ICP-MS原位測定了礦石中C同位素，同時將其與同位素比質譜儀(IRMS)和二次離子質譜(SIMS)測定結果進行比較，發現LA的精密度高于SIMS，而且相比于LA-MC-ICP-MS，SIMS更容易受基體的影響。IRMS的結果與LA相近，但是IRMS前處理過程中會消耗大量樣品，因此LA-MC-ICP-MS不僅精度高，而且更適用于小體積樣品分析。Gonzalez等[59]用ns-LA-MC-ICP-MS對微隕石中Fe同位素進行了分析，通過以Ni為內標的內標校正法和用基體匹配的外標校正來減小質量偏差，并將所得結果與氣動霧化(PN)-MC-ICP-MS進行比較。盡管它們的基體存在差異，但得到的結果一致，兩種結果的偏差在0.01‰～0.02‰之間。Goodridge等[60]建立了一種用黑白攝影膠片對硫化物進行富集，之后用LA-MC-ICP-MS進行檢測的方法。該膠片薄膜含有AgBr和AgI兩種化合物，與S結合后可保持其空間位置信息，然后用LA-MC-ICP-MS進行測定。該方法巧妙地利用了一種常見的材料(黑白膠片)，在揭示硫同位素空間分布規律的同時還能保持必要的精密度。

4 總結與展望

LA-ICP-MS和LA-MC-ICP-MS作為近年來一種發展迅速的元素分析方法，可以對固體樣品直接檢測，不僅可對微量元素定量，還可以進行微區原位分析，具有檢測限低、通量高、樣品消耗量低等優點。但是，這一技術也存在一些缺點，如校正困難，特別是在沒有合適的標準基體下，對其準確定量較為困難。其次，基體效應以及分餾效應的影響也限制了其在環境分析方面的應用。要想充分發揮其優勢，展現其在環境分析中的巨大潛力，需從以下幾個方面進行改進：

(1)在分析方法上面，需進一步對儀器改進，提高激光效率，縮小光斑，降低基體效應，提高空間分辨率和靈敏度，從而實現高分辨率、高準確度的成像分析。

(2)在環境應用中受限的一個主要原因是基體的影響，環境樣品基體復雜，因此需開發標準化參考物質和樣品凈化流程，以降低基體效應，從而適應更加復雜多樣的環境分析需求。LA-ICP-MS目前大多應用在地學研究中，借助LA-ICP-MS樣品消耗量少、樣品前處理簡單等優點，未來有望實現活體生物無損取樣，并將LA-ICP-MS和MALDI-TOF MS等技術結合分析生物體內的物質變化，因此LA-ICP-MS在生物分析方面的潛力也有待進一步發掘。

(3)對于LA-MC-ICP-MS同位素分析而言，其不僅受基體和同位素分餾效應的影響，同時也受同位異質素的干擾，因此需要開發更好的校正方法降低基體效應、分餾效應以及同位異質素效應的影響以滿足高精度同位素分析需求。目前LA-MC-ICP-MS的同位素分析主要用于地質研究方面，在環境領域LA-MC-ICP-MS的應用極少，因此利用LA-MC-ICP-MS實現同位素mapping也是未來一個值得探索的方法。

(4)現已有報道將LA-ICP-MS與MALDI-TOF MS以及光學方法等結合對生物組織進行成像，未來也可與激光納米探針等技術聯用進一步提高空間分辨率。多成像技術聯用未來有望成為生物環境領域重要的分析手段之一。