ICP－MS在環(huán)境監(jiān)測中的應用及其注意事項

梁 聰，歐敏萍

（廣東省佛山市禪城區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，廣東 佛山528000）

1 引言

近年來，電感耦合等離子體質(zhì)譜（以下簡稱ICPMS）技術有了快速發(fā)展，并成為一種非常強大的元素分析技術。ICP－MS技術的分析精密度較高，受到的干擾較少，能與多種分離技術相結合，被逐漸應用到環(huán)境監(jiān)測中。通過了解ICP－MS儀器在環(huán)境監(jiān)測中的具體實用情況，對大家購買電感耦合等離子體質(zhì)譜儀能提供一定的參考意義，同時，了解該儀器在具體使用過程中的一些細節(jié)，對迅速上手這種儀器也有重要價值。

2 ICP－MS在環(huán)境監(jiān)測中的應用

2.1 水環(huán)境的監(jiān)測分析

水環(huán)境的監(jiān)測在環(huán)境監(jiān)測項目中屬于重要內(nèi)容，尤其是在環(huán)境影響評價法實施后，需要對水環(huán)境中地表水、地下水中的很多無機元素進行大量的分析從而保證監(jiān)測結果的高效性，但分析這些元素對傳統(tǒng)方法是一個重大的挑戰(zhàn)，因為不同的元素涉及的方法儀器不一樣，具體操作起來非常浪費時間和精力，而ICP－MS正好解決了這一難題，它擁有兩種監(jiān)測方法——信號脈沖和模擬，動態(tài)線性范圍很寬，適合同時分析以上元素。因此，ICP－MS儀器對地表水的監(jiān)測是其在環(huán)境監(jiān)測中的一大應用。

2.2 土壤環(huán)境的監(jiān)測分析

土壤污染是一種看不見的污染，我國已開展了對土壤污染現(xiàn)狀的調(diào)查，并設立污染土壤修復和綜合治理的試點。從實際情況來看，不光土壤普查需要進行土壤分析，環(huán)保測評同樣也需要這些測定數(shù)據(jù)進行質(zhì)量分析。而ICP－MS監(jiān)測技術已廣泛應用到地質(zhì)行業(yè)中，有了比較成熟的測定方法，從土壤的元素含量分布情況看，ICP－MS監(jiān)測技術很有可能實現(xiàn)同時監(jiān)測土壤中的多種元素。

2.3 環(huán)境應急分析

近些年來，環(huán)境應急事故頻頻發(fā)生，如安徽巢湖事件、云南滇池事件，都深刻表明現(xiàn)在的環(huán)境污染現(xiàn)狀非常嚴峻，不容忽視，環(huán)境應急分析能力顯得尤為重要。面對環(huán)境應急事故，ICP－MS的預掃描技術可以迅速鑒定出水環(huán)境中的無機元素的大體數(shù)值，為應急處理提供參考依據(jù)，環(huán)境應急分析為ICP－MS技術的應用提供了更多的機會。

2.4 環(huán)境污染的研究分析

ICP－MS技術具有同位素豐度比測量的能力，在質(zhì)譜分析領域占據(jù)了重要地位，是工作者最常用的技術。例如，鎘在環(huán)境污染監(jiān)測中是一種重要的有毒重金屬，天然物質(zhì)因原生物質(zhì)的年代和含量不同，其鎘的同位素豐度比也會不同，這一特點不因外界的環(huán)境變化而發(fā)生變化，可以用來識別鎘的污染源頭，進而確定污染的演變情況。

3 ICP－MS應用于環(huán)境監(jiān)測的優(yōu)缺點分析

3.1 優(yōu)點

ICP－MS具有痕量分析下限低、測定所需時間短的特點，對環(huán)境中無機元素的分析帶來了非常大的幫助，不僅在時間上提高了效率，更延伸了監(jiān)測下限。對比傳統(tǒng)的痕量分析方法如石墨爐原子吸收光譜技術，檢測下限能提高三個數(shù)量級，從10～9左右提高到10～12的水平。ICP－MS的分析過程也是相當快捷的，一般來說，一個樣品通過儀器檢測只需3～5min，可見其能夠快速提供批量樣品的監(jiān)測結果。

ICP－MS的動態(tài)線性范圍較寬，在0～100μg/L的范圍內(nèi)測定多種元素是沒有問題的，ICP－MS技術還能同時測定地表水中20多種無機元素。

ICP－MS在環(huán)境分析監(jiān)測中一個非常重要的優(yōu)點就是取樣量非常少。環(huán)境分析監(jiān)測時，很多情況下都很難大量的取樣。例如，用過濾膜采樣方法取大氣顆粒樣品時只能取到幾毫克的樣品，而ICP－MS技術能夠有效解決樣品量少時遇到的監(jiān)測困難。另外，ICP－MS具有較強的同位素檢測能力，這樣就使得ICP－MS技術在環(huán)境監(jiān)測中擁有更廣的應用領域。

3.2 缺點

就目前技術水平來看，ICP－MS在實際監(jiān)測中還有一定的局限性，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）ICP－MS儀器價格比較昂貴，而且維護成本也很高，使用6h就能耗費一瓶純度為99.99%的氬氣。

（2）ICP－MS對檢測項目少時并不適用，與傳統(tǒng)方法相比顯得浪費時間、虛耗成本，僅在對大批量樣品測定時優(yōu)勢明顯。

（3）ICP－MS的標準溶液都靠進口，價格比較貴，采購起來很困難，而且多元素級的混合考核更是無處采購。

（4）ICP－MS在對土壤等固體樣品做痕量分析時，要對樣品做預處理，容易引入污染。

（5）由于ICP－MS的檢出限低、靈敏度高，蒸餾水、酸要進行純化，否則會導致空白值過大，影響測定結果，這也對實驗室環(huán)境提出了更高的要求。

（6）ICP－MS不適用于污染源樣品的分析，因為污染源樣品的成分太復雜，濃度也不確定，如果采用ICP－MS儀器監(jiān)測，很容易污染儀器，給儀器的清洗維護造成困難。

綜上所述，ICP－MS在環(huán)境監(jiān)測方面發(fā)揮著重要作用，有著其獨特的優(yōu)勢，但也存在著一定的局限性，因此，在購買該儀器時，要從工作實際需要及發(fā)展趨勢出發(fā)，在購買后還要做好使用前的一系列準備工作。

4 ICP－MS應用于環(huán)境監(jiān)測的注意事項

4.1 做好調(diào)試前的準備工作

首先，儀器室要符合儀器工作要求條件，溫度保持在18～26℃，溫度的變化率每小時小于2℃，相對濕度要小于60%，最好配備一臺除濕機。儀器間跟氣體鋼瓶室分開，實驗室的防塵設施要齊全，走道與儀器間應有過渡房間。

其次，儀器室排風裝置要達標，排風口風量為每分鐘20m3，風速要在40m/s以上，切忌雨水順管道流入儀器內(nèi)。儀器要使用220V60A的專用電源，還要安裝好斷路保護器；同時，地線也要非常注意，使用獨立地線，接地電阻要小于4Ω。

再次，氬氣的純度要在99.995%以上，調(diào)試儀器時用氣量比較大，應準備8瓶以上的氬氣。還要有三通，使兩鋼瓶并聯(lián)使用。

4.2 選擇合適的調(diào)試指標

（1）在調(diào)試儀器時要測定氧化物的產(chǎn)率，使之低于一定的數(shù)值，因為氧化物的產(chǎn)生可以減少該元素的單電荷離子，還能出現(xiàn)干擾峰，在分析時要盡量減少氧化物的產(chǎn)生。

（2）在儀器調(diào)試時應使雙電荷低于一定的數(shù)值，因為雙電荷離子的形成不但對元素分析產(chǎn)生負干擾，還對某些元素分析產(chǎn)生正干擾。

（3）精密度分為短時間精密度和長時間精密度，是評價分析方法對某樣品在多次檢測后的重復程度。在實際樣品分析中，長期精密度指標的意義不大。

（4）根據(jù)大部分元素都具有不只一個同位素的特點，可以通過檢測同位素比值的變化情況來監(jiān)測環(huán)境污染的情況，但這種方法也有一些限制條件，例如，儀器不穩(wěn)定有時會使檢測結果出現(xiàn)較大偏差造成數(shù)據(jù)失去研究意義，可通過控制同位素樣品密度的辦法來解決這個問題。另外，線性動態(tài)范圍、質(zhì)譜校正穩(wěn)定性等，也要控制在一定范圍內(nèi)。

5 結語

ICP－MS擁有獨特的優(yōu)勢，已被逐漸應用在環(huán)境監(jiān)測中來，并取得了良好的效果，但也有一定的局限性，應全方位、多角度看ICP－MS，并立足于自身的實際情況選擇儀器。另外，必須了解和掌握ICP－MS應用于環(huán)境監(jiān)測時的注意事項，以便更好地發(fā)揮ICP－MS的應用效果。

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