ICP-MS技術(shù)在重金屬元素檢測中的應(yīng)用

魏瑞麗

摘要：指出了重金屬元素對生態(tài)環(huán)境以及人體健康產(chǎn)生極大的危害。因此對人類生產(chǎn)、生活涉及到的各種物質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的重金屬元素檢測意義重大。ICP-MS作為一種現(xiàn)代化分析檢測手段，在重金屬檢測中表現(xiàn)出了極強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢，以ICP-MS檢測技術(shù)為重點(diǎn)，分析了其在重金屬檢測中的方法和應(yīng)用情況。以供參考。

關(guān)鍵詞：重金屬檢測;ICP-MS技術(shù);電感耦合;水體檢測;食品檢測

中圖分類號：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）16-0189-02

1引言

重金屬元素的檢測關(guān)系到生態(tài)環(huán)境污染、居民飲食健康等問題，是保障社會穩(wěn)定發(fā)展的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。本文歸納總結(jié)了常見的重金屬檢測手段，并對其中的ICP-MS重金屬檢測技術(shù)的工作原理、技術(shù)優(yōu)勢、具體應(yīng)用情況等進(jìn)行總結(jié)說明。

2重金屬元素常用檢測方法

隨著現(xiàn)代化儀器的開發(fā)與使用，重金屬元素的檢測結(jié)果越來越精確，平行性越來越好，檢測時間也越來越短，甚至有些檢測手段能夠針對一組樣品進(jìn)行多組分金屬元素的檢測分析。

2.1紫外一可見分光光度法

紫外一可見分光光度法的使用原理是基于不同的金屬元素在顯色劑的作用下，會在紫外光或者可見光波長區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)特定波段的吸收峰，而對應(yīng)吸收峰峰面積與待測樣品中金屬元素的濃度呈正比關(guān)系。因此，利用內(nèi)標(biāo)法或者外標(biāo)法，可以實(shí)現(xiàn)樣品中重金屬元素的檢測。由于紫外一可見光分光光度計(jì)法儀器響應(yīng)值低、定量結(jié)果準(zhǔn)確性高、儀器操作簡單、儀器投資成本低，因此在大量的科研實(shí)驗(yàn)室中都有使用。但是其缺點(diǎn)檢測中首先要使用顯色劑對重金屬元素進(jìn)行顯色，同時要使用屏蔽劑對其他重金屬進(jìn)行屏蔽，以防止其他重金屬元素影響目標(biāo)重金屬元素的檢測結(jié)果。

2.2原子吸收光譜法

原子吸收光譜法測量重金屬元素的原理是基于基態(tài)原子吸收特定波長輻射線的能量后，外層電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)的過程，該分析方法適用于含有痕量或者微量的重金屬元素樣品的檢測，具有分析速度快、儀器噪音小、信號值穩(wěn)定、儀器操作簡單等特點(diǎn)。根據(jù)原子化方式的不同可以分為火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法。

2.3原子熒光光譜法

原子熒光光譜法的原理是檢測待測重金屬元素在輻射能激發(fā)下所能夠產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度，而熒光強(qiáng)度與待測重金屬元素的含量成正比關(guān)系。這種檢測方法具有基線干擾弱、靈敏度高等特點(diǎn)。

2.4 電感耦合等離子體一原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）

電感耦合等離子體一原子發(fā)射光譜法是采用電感耦合等離子體作為激發(fā)光源的原子發(fā)射光譜法，根據(jù)發(fā)生的特征光譜波長以及光譜強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對重金屬元素的定性與定量檢測。使用ICP-AES方法檢測食品中的鈣、錳、鋅、鐵、鉬、鈷、鎳等重金屬微量元素的研究中，相比于傳統(tǒng)的分光光度檢測方法相比，ICP-AES能夠同時進(jìn)行這幾種重金屬元素的同時測量，金屬回收率大于96%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2.98%。

3重金屬元素檢測中ICP-MS技術(shù)的應(yīng)用

3.1工作原理

電感耦合等離子體一質(zhì)譜法是以電感耦合等離子體為激發(fā)光源的質(zhì)譜分析方法。這種分析方法有機(jī)地結(jié)合了電感耦合等離子體高溫電離特性與雙重四級桿質(zhì)譜儀技術(shù)特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)80多種元素及對應(yīng)同位素的痕量及超痕量分析。其具體工作原理為：首先對樣品進(jìn)行預(yù)處理，將非水相通過酸化消解或微波消解制備成水溶液形態(tài)，樣品水溶液在霧化為氣溶膠后，氣溶膠隨著惰性氣體進(jìn)入到ICP中在高溫等離子體作用下進(jìn)行蒸發(fā)、原子化、電離，離子化的元素進(jìn)入到真空質(zhì)譜儀中，通過質(zhì)量篩選器完成對元素離子的分離。檢測結(jié)果以譜圖的形式表現(xiàn)，通過對譜圖的信息進(jìn)行分析可以得到重金屬元素的定性與定量檢測。儀器的基本構(gòu)造如圖1所示。

3.2技術(shù)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的重金屬分析檢測手段相比，ICP-MS技術(shù)元素檢出限最低、分析速度快、能夠同時進(jìn)行多種金屬元素的定性與定量，同時提供精確的金屬同位素信息等。表1列舉了火焰原子吸收光譜（FAAS）、石墨原子吸收光譜（GFAAS）、ICP-AES以及ICP-MS四種重金屬分析檢測技術(shù)的對比。

3.3具體應(yīng)用

ICP-MS檢測技術(shù)已經(jīng)在水體環(huán)境、半導(dǎo)體、微生物、醫(yī)藥學(xué)、石油化工、煤化工、冶金、食品等各個行業(yè)得到應(yīng)用，特別是這些領(lǐng)域中的重金屬元素的檢測。

梁淑軒等通過優(yōu)化微波消解的工藝條件，建立了測量湖水沉積物中Cr、Mn、Ni、Co、Cu、Zn、Cd、Sb、Pb 9種重金屬元素的檢測方法，并用該方法檢測了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)樣品（ESS-1GSBZ50011-88土壤）中的重金屬元素，結(jié)果表明建立的方法測量結(jié)果精確、結(jié)果平行性好、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差低。

張建等人使用ICP-MS方法檢測了飾品中Pb、As、Hg、Cd、Ba、Cr、Ag、Ni等8種元素的含量，并采用建立的方法對食品類型的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW 10052（GSW-30）、GBW 10015、GBW 10018進(jìn)行重復(fù)性檢測。結(jié)果表明，建立的方法具有標(biāo)準(zhǔn)曲線線性度好、精密度高、金屬回收率高等特點(diǎn)。

4結(jié)語

由于ICP-MS具有的各種分析優(yōu)勢使得其在各類企業(yè)和科研院所中都得到了廣泛的應(yīng)用與研究，但是ICP—MS在重金屬檢測中也存在一些技術(shù)缺陷需要相關(guān)技術(shù)人員不斷去改造完善，例如固體樣品需要進(jìn)行消解溶液化處理，在預(yù)處理過程中會造成測量結(jié)果的偏差;且電離溫度過高，導(dǎo)致發(fā)生分解、化學(xué)反應(yīng)，影響檢測的準(zhǔn)確性。