電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)展

阿曼古力·阿布都熱合曼

（新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站 新疆阿克蘇 843000）

當(dāng)前，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得到極大提升，全社會(huì)對生活環(huán)境的要求也越來越高，社會(huì)各界對環(huán)境安全投入了極高的關(guān)注。各種水污染、大氣污染、土壤污染等環(huán)境問題層出不窮，嚴(yán)重危害著人們的生活質(zhì)量。國家和各地方政府也對環(huán)境保護(hù)和環(huán)境監(jiān)測加大了力度。隨著整個(gè)社會(huì)對環(huán)保工作的重視，環(huán)保工作逐漸深入，環(huán)境監(jiān)測的范圍不斷擴(kuò)展，樣品在數(shù)量和品種方面呈現(xiàn)上升的趨勢，很多儀器也變得更加快速、高效、自動(dòng)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(zhì)譜技術(shù)

1.1 環(huán)境監(jiān)測分析標(biāo)準(zhǔn)

整個(gè)環(huán)境監(jiān)測中，所涉及的金屬元素品質(zhì)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?qū)Νh(huán)境樣品中的多種金屬元素進(jìn)行同步檢測和詳細(xì)分析。于此同時(shí)，儀器需要具備較寬的、呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的線性范圍，因?yàn)榇治龅沫h(huán)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)該能夠進(jìn)行元素的形態(tài)和價(jià)態(tài)分析。

1.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)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(fèi)時(shí)間，同時(shí)，資源利用率不高，不利于對元素形狀和價(jià)態(tài)的深入理解。與傳統(tǒng)方式相比，電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)（ICP-MS）能夠有效避免這些情況的發(fā)生。ICP-MS能夠提供極低的檢出下限，極寬的動(dòng)態(tài)線性范圍，干擾少，自動(dòng)化程度高，分析結(jié)果的精度高，能夠?qū)Χ喾N元素進(jìn)行同步、迅速的分析，借助同位素稀釋法進(jìn)行操作，ICP-MS能夠融合多種分離技術(shù)，都元素的形態(tài)進(jìn)行詳盡的分析。同時(shí)，結(jié)合樣品處理方式和進(jìn)樣方法。ICP-MS技術(shù)是當(dāng)前發(fā)展最為迅速的一種痕量元素分析技術(shù)。在環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)等科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)該十分廣泛。

2 電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)特點(diǎn)

當(dāng)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(gè)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(dá)到12級。對著技術(shù)的進(jìn)步，ICP-MS的檢測水平在逐漸提升，與扇形的磁場技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，檢出限最高可達(dá)15量級。

2.2 極寬的動(dòng)態(tài)線性范圍

對于極寬的范圍，主要是元素在濃度上的區(qū)間。在這個(gè)范圍內(nèi)，無需對儀器進(jìn)行多次檢驗(yàn)和校準(zhǔn)，就能夠達(dá)到準(zhǔn)確的定量檢測數(shù)值。作為一種痕量分析技術(shù)，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(shí)間實(shí)現(xiàn)都多種元素的檢測，通常情況下，在短短幾分鐘內(nèi)，就行實(shí)現(xiàn)元素的測定。

3 電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

ICP-MS在環(huán)境、地質(zhì)、生物監(jiān)測、核工業(yè)、半導(dǎo)體等領(lǐng)域都有應(yīng)用，其中在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)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(yè)排放的廢水、生活污水、海洋水、沉積物等。

3.1ICP-MS在水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用

閔廣全等采用ICP-MS對水中的Li、Zn、Ag等痕量元素進(jìn)行系統(tǒng)分析和理解，相關(guān)系數(shù)控制在0.9995，檢出極限控制在0.01~4.12μg/L之間，控制好加標(biāo)回收率。李政軍主要采用了ORS-ICP-MS檢測方法，實(shí)現(xiàn)了對稀土元素的測定。這種方法有利于降低外界對機(jī)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(biāo)回收率在92%~99%之間；張?zhí)m測定環(huán)境水樣中的二價(jià)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(shí)現(xiàn)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(shí)也能夠多種元素同時(shí)檢測；劉妍借助ICP-MS，實(shí)現(xiàn)對水源水和飲用水中金屬元素的測定，結(jié)果十分準(zhǔn)確，可靠性較強(qiáng)；以Y89和Te128作為指標(biāo)，ICP-MS的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)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(yīng)用

在土壤中以及沉積物中，很多重金屬元素會(huì)對人體產(chǎn)不良影響，危害重大。環(huán)境不同程度的變化會(huì)對土壤沉積物中重金屬元素的遷移產(chǎn)生影響，使得金屬元素會(huì)二次進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，產(chǎn)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(guān)鍵的作用。

黃冬根等用Sc45、In115、Tl2O4作為基礎(chǔ)元素，采用ICP-MS對水稻土壤中過的金屬元素進(jìn)行測量，檢測其中的標(biāo)準(zhǔn)物，使得檢驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)檢測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，易于操作，準(zhǔn)確性較高，檢出限不高，回收率高；李月芳等采用ICP-MS，實(shí)現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)偏差<10%，回收率為88%~105%。當(dāng)鉛的濃度為20~100ng/L時(shí)，該方法的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<10%，檢出限為0.62ng/L；王澤借用這一方式，實(shí)現(xiàn)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(yīng)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(jìn)行逐一檢測。對于干擾因素，采取了自動(dòng)校正方法，實(shí)施了排除方法；孫亞莉?qū)?nèi)標(biāo)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(jié)約了測試成本。

4 電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)與其它技術(shù)的有機(jī)結(jié)合

ICP－MS技術(shù)的發(fā)展，提升了檢測能力，同時(shí)與先進(jìn)技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)分析方式的創(chuàng)新。

4.1 和色譜聯(lián)用

目前有氣相色譜、高效液相色譜、毛細(xì)管電泳、原子熒光光譜原子吸收光譜等與ICP－MS聯(lián)用。色譜與ICP－MS的聯(lián)合使用，有點(diǎn)顯著，接口比較簡易，應(yīng)用領(lǐng)域比較廣，檢測器實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，有利于對樣品原樣的維護(hù)。

4.2 與激光燒蝕技術(shù)聯(lián)用

對于固體材料的分析，ICP－MS有先天的缺點(diǎn)。因?yàn)镮CPMS是分析等離子體的，而固體并沒有獨(dú)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(fā)展出了激光燒蝕技術(shù)，使用高能激光燒蝕固體表面，將產(chǎn)生的懸浮顆粒引入ICP－MS，然后進(jìn)行測定和分析。激光燒蝕電感耦合等離子體聯(lián)用技術(shù)的作用比較分度，應(yīng)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(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展前景

經(jīng)過20多年的發(fā)展和完善，電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)已經(jīng)獲得了長足的進(jìn)步，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在環(huán)境發(fā)展的領(lǐng)域內(nèi)，為環(huán)境監(jiān)測中對于常量和痕量的分析。隨著科技的進(jìn)步，逐漸趨于全面化、科學(xué)化的發(fā)展，同時(shí)，它與多種技術(shù)的蓮弟，實(shí)現(xiàn)這幾技術(shù)在運(yùn)行、高效、限低等方面的增強(qiáng)，同時(shí)，分析出元素的不同特征。

6 結(jié)語

綜上，在上述分析的基礎(chǔ)上，ICP－MS提出了限低的檢出范圍，極寬的線性變化，實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的檢測精度，實(shí)現(xiàn)多種原料的結(jié)合，能夠與多種分離技術(shù)結(jié)合進(jìn)行元素的形態(tài)和價(jià)態(tài)分析、能與多種前處理法結(jié)合使用。ICP－MS已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)、飲用水的合理檢測范圍，對于檢測各種水質(zhì)意義重大。