電感耦合等離子體質譜聯用技術應用進展

王煒 付嬌嬌 宮萬華 李紅艷 楊貴金

摘要：本文介紹電感耦合等離子體質譜聯用技術（ICP-MS）的特點和發(fā)展趨勢，歸納近年來電感耦合等離子體質譜法聯用技術在不同領域應用進展，并對 ICP-MS 聯用技術的發(fā)展前景進行展望。

關鍵詞：電感耦合等離子體質譜;聯用技術

電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）具有高靈敏度、干擾少、多元素同時分析等諸多優(yōu)勢，能夠在復雜基體中準確地分析痕量元素。馮先進 [1] 等就曾從樣品處理、進樣技術、內標元素的選擇等多方面綜述 ICP-MS 在地質科學、生物與醫(yī)學、食品安全、農業(yè)生產、材料科學、冶金工業(yè)、環(huán)境分析中的應用。研究表明，將主基體元素與待測分析元素分離是解決這個問題的主要方法，分離不僅除去可能有的基體效應，而且更重要的是，使分析溶液達到預富集的作用，這對復雜體系下的超痕量分析具有尤為重要的意義。因而，開始采用單級乃至多級聯用技術，以提高柱分離效果、克服基體效應和干擾，進一步降低檢出限，擴大可測定的元素范圍，乃是檢測技術發(fā)展的必然趨勢[1-4]。

ICP-MS 聯用技術的發(fā)展至今已有幾十年的歷史，目前仍然是無機分析領域的研究熱點，發(fā)展成熟的聯用技術也有十幾種。使用最為廣泛的如：液相色譜（HPLC）、氣相色譜（GC）、離子色譜（IC）、氫化物發(fā)生（HG）等技術與ICP-MS 聯用被廣泛運用于在線分析、形態(tài)分析;而激光燒蝕（LAS）、同位素稀釋（ID）以及毛細管電泳（CE）等技術與 ICP-MS 聯用使分析范圍從整體分析擴大到微區(qū)、表層分析。

本文重點將就以上各主要 ICP-MS 聯用技術的特點及其近年來在不同領域的應用進展做較為全面綜合的介紹，并對其發(fā)展前景做展望。

1 液相色譜電感耦合等離子體質譜聯用技術（LC-ICP-MS）

根據液相色譜（LC）的保留時間的差別反映元素的不同形態(tài)，以ICP-MS作為LC的檢測器，跟蹤待測元素的 各種形態(tài)中的信號變化，使色譜圖變得簡單，進行元素形 態(tài)的定性和定量分析。此聯用技術的特點有：（1）檢測限低，測定范圍廣;（2）較少的分離步驟和較快的分離 程序，使元素形態(tài)較少改變而被直接檢測;（3）封閉系統不受污染干擾，提高分析效率。丘紅梅等采用LC -ICP - MS 測定廣東海域海產品中三 苯基錫和三丁基錫含量，初步探明廣東海域海產品有機錫 的污染狀況。LC-ICP-MS 測定有機錫，結合液相色譜不需衍生、簡便快速、分離效果好和ICP-MS適用面廣、靈敏度高、檢出限低、背景干擾低、線性范圍寬、長期穩(wěn)定性好，以及長時間耐受有機流動相等技術上的優(yōu)勢，為有機錫形態(tài)分析提供更加精確可靠的數據。

由于海水的高基體且有機錫含量很低，大約在幾十到幾百ng/L，給準確定量分析帶來一定難度。于振花等采用液液萃取富集海水中的有機錫，以HP LC-ICP-MS聯用技術對海水中5種有機錫：三甲基氯化錫（TMT）、二丁基氯化錫（DBT）、三丁基氯化錫（TBT）、二苯基氯化錫（DPhT）和三苯基氯化錫（TPhT）進行檢測，檢出限小于3ng/L。

2 氣相色譜電感耦合等離子體質譜聯用技術（GC-ICP-MS）

氣相色譜（GC）具有分辨率高、分離速度快和效率 高等優(yōu)點，和ICP-MS在線耦合在一定程度上解決ICP-MS進行形態(tài)分析時的困難，氣相色譜氣態(tài)的流出物引入ICP-MS的過程中要保持色譜流出物呈氣體狀態(tài)，使用毛 細管氣相色譜柱分離效率和分辨率大大提高。因為分析物 已經處于氣態(tài)，在進入ICP-MS前不需要去溶劑和氣化，水和有機溶劑在進入等離子體（ICP-MS）前被物理地分離，減少等離子體的負載量，可以實現更有效的電離。由于GC中沒有液態(tài)流動相，降低同量異位素的干擾。GC-ICP-MS在生物、臨床樣品分析、環(huán)境樣品及汽油 的分析中的應用有較多文獻報道。Bouyssiere 等綜述GC- ICP-MS接口設計、等離子體源、質量分析器以及應用。李妍等改進商品化GC與ICP-MS 聯用全加熱接口，改進后的接口具有靈敏、簡易和靈活的特點，從而成功地將GC- ICP-MS應用于水產品中汞形態(tài)分析，其方法靈敏度高和線 性范圍寬，樣品無需衍生，適用于生物樣品中低含量有機汞測定，在常規(guī)樣品汞形態(tài)分析中具有廣泛的應用前景。GC-ICP-MS 聯用技術將ICP-MS方法的靈敏度進一步提高，檢出限降低到 pg 級。目前，GC-ICP-MS技術被較多的應用于生物、臨床 樣品分析、環(huán)境樣品及汽油的分析。

3 激光燒蝕電感耦合等離子體質譜聯用技術（LAS-ICP-MS）

LAS-ICP-MS作為一種強大的檢測、分析技術，具有原位、實時、快速的分析優(yōu)勢以及較高靈敏度;及較好的空間分辨率;其多元素測定及可提供同位素比值信息的檢測能力，不僅避免濕法消解的樣品前處理復雜、待測元素污染問題等缺點，而且很好地避免水和酸所 致的多原子離子干擾，同時提高進樣效率，增強樣品的實 際檢測能力。LAS-ICP-MS已被成功地應用于冶金分析領域，比如用于鋼鐵樣品進行定量分析已有大量研究。在沒有標樣的情況下，能快速、準確對鋼樣進行半定量分析。梁婷等采用內標法和無內標歸一化法數據處理193nm ArF 準分子對鎳銅合金進行定量分析。Liu探索LAS- ICP-MS技術無內標的校正方法，研究多外標、無內標校 正策略定量無水礦物和玻璃中的微量元素。

4 離子色譜電感耦合等離子體質譜聯用技術（IC-ICP-MS）

離子色譜（IC）是高效液相色譜的一個分支，主要用 于陰、陽離子的分析。由于其選擇性好、靈敏、快速、簡 便，可同時測定多組分，在測量環(huán)境樣品中有著較為廣泛 的應用。由于ICP-MS采用蠕動泵進樣，可方便地與離子色譜進行聯用，是測量元素價態(tài)最有效的方法之一，已成為解決復雜機體中超痕量離子形態(tài)分析的有效工具。海水中微量元素的質量比極低。一方面海水中痕量元素的濃度極低;另一方面海水中存在大量的鹽分，特別是高含量的堿金屬和堿土金屬等還會產生基體效應，造成儀器進樣口堵塞等問題。因此，基于螯合柱對稀土元素吸附系數非常高，可用離子色譜離線螯合系統結合ICP-MS方法分析海水中的痕量元素。林奇等以海水直接進樣，采用低容量的離子色譜保護柱進行IO3- 和 I- 的分離，滿足海水中碘形態(tài)快速定量分析要求。劉剛等則是建立利用離子色譜離線螯合和ICP-MS分析表層海水中微量元素的分析方法，運用該方法對國際標準海水進行分析，將測定值和標準值進行對比，證實該方法準確可靠。

5 結論

在電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）技術近20年的研究應用中，從早期僅對簡單水溶液樣品直接分析，到通過ICP-MS與各種技術聯用，綜合采用各種預富集或預分離手段，并更為合理地結合適當的進樣方法對存在基體干擾的復雜體系進行分析，無論從樣品測定精度、元素覆蓋廣度、元素形態(tài)分離以及技術應用領域，均取得極大的進展。可以預見，隨著我國經濟和科學技術的不斷發(fā)展，ICP-MS 聯用技術也勢必迎來更高層次的開發(fā)與運用，其應用領域也必將越來越廣泛;ICP-MS 將成為各個領域元素分析的高端測試技術。

參考文獻：

[1]屈文俊，杜安道.高溫密閉溶樣電感耦合等離子體質譜準確測定輝鉬礦錸-鋨地質年齡[J].巖礦測試，2003（04）：16-19+24.

[2]李金英，郭冬發(fā)，姚繼軍等.電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）新進展[J].質譜學報，2002，23（3）：164-164.

[3]李冰，楊紅霞.電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）技術在地學研究中的應用[J].地學前緣，2003（02）：105-116..

[4]喬軍，佟克興，李安.電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）法測定葡萄酒中的銅、鎘、鉛[J].中國無機分析化學，2017（04）：37-40..