电感耦合等离子体质谱技术在环境监测中的应用进展

阿曼古力·阿布都热合曼

（新疆维吾尔自治区阿克苏地区环境保护监测站 新疆阿克苏 843000）

当前，随着社会的不断发展，人们的生活质量得到极大提升，全社会对生活环境的要求也越来越高，社会各界对环境安全投入了极高的关注。各种水污染、大气污染、土壤污染等环境问题层出不穷，严重危害着人们的生活质量。国家和各地方政府也对环境保护和环境监测加大了力度。随着整个社会对环保工作的重视，环保工作逐渐深入，环境监测的范围不断扩展，样品在数量和品种方面呈现上升的趋势，很多仪器也变得更加快速、高效、自动化程度不断提高，具备了更高的灵敏度和测试精度。

1 电感耦合等离子体质谱技术

1.1 环境监测分析标准

整个环境监测中，所涉及的金属元素品质较多，存在很多对人体有害的金属元素，因此要求分析仪器能够对环境样品中的多种金属元素进行同步检测和详细分析。于此同时，仪器需要具备较宽的、呈现动态的线性范围，因为待分析的环境样品中包括主量元素和痕量元素，其浓度范围变化很大。对某些有毒有害的痕量元素（如As、Hg等），标准中对于限制的要求较低，因此，对于仪器的检测下限，必须具有较低的范围。并且检测仪器应该能够进行元素的形态和价态分析。

1.2 电感耦合等离子体质谱技术的优点

传统的元素分析法包括分光光度法、原子吸收法、原子荧光光谱法等，以上方法的劣势是比较浪费时间，同时，资源利用率不高，不利于对元素形状和价态的深入理解。与传统方式相比，电感耦合等离子体质谱技术（ICP-MS）能够有效避免这些情况的发生。ICP-MS能够提供极低的检出下限，极宽的动态线性范围，干扰少，自动化程度高，分析结果的精度高，能够对多种元素进行同步、迅速的分析，借助同位素稀释法进行操作，ICP-MS能够融合多种分离技术，都元素的形态进行详尽的分析。同时，结合样品处理方式和进样方法。ICP-MS技术是当前发展最为迅速的一种痕量元素分析技术。在环境监测、地质等科学领域应该十分广泛。

2 电感耦合等离子体质谱技术特点

当前，我国对废水、土壤中元素的分析测定方法有火焰原子吸收法、阳极溶出伏安法、示波极谱法、石墨炉原子吸收法等。与这些分析测试方法对比，ICP-MS主要包含如下几个特征：

2.1 检出限十分低

ICP-MS在检出限方面十分低，量级能够达到12级。对着技术的进步，ICP-MS的检测水平在逐渐提升，与扇形的磁场技术进行有机结合，检出限最高可达15量级。

2.2 极宽的动态线性范围

对于极宽的范围，主要是元素在浓度上的区间。在这个范围内，无需对仪器进行多次检验和校准，就能够达到准确的定量检测数值。作为一种痕量分析技术，ICP-MS涉猎的范围十分广阔。这能够降低对样品的要求，提高检测精度，减少误差。

2.3高样品通量

ICP-MS能在同一时间实现都多种元素的检测，通常情况下，在短短几分钟内，就行实现元素的测定。

3 电感耦合等离子体质谱技术在环境监测中的应用

ICP-MS在环境、地质、生物监测、核工业、半导体等领域都有应用，其中在环境监测中应用范围最广。在常见的痕量元素检测中，其样品主要包含工业排放的废水、生活污水、海洋水、沉积物等。

3.1ICP-MS在水质监测中的应用

闵广全等采用ICP-MS对水中的Li、Zn、Ag等痕量元素进行系统分析和理解，相关系数控制在0.9995，检出极限控制在0.01~4.12μg/L之间，控制好加标回收率。李政军主要采用了ORS-ICP-MS检测方法，实现了对稀土元素的测定。这种方法有利于降低外界对机体的干扰，灵敏程度被大幅度提升，将检出限控制在0.8~8.25ng/L，加标回收率在92%~99%之间；张兰测定环境水样中的二价汞、甲基汞、乙基汞和苯基汞。文新宇等用ICP-MS直接测定了饮用水中的As、Sb、Se等；朱晨利用了ICP-MS方法，实现对饮用水中痕量元素的检测，其中干扰不多、检出限较低、检测的速度较快，同时也能够多种元素同时检测；刘妍借助ICP-MS，实现对水源水和饮用水中金属元素的测定，结果十分准确，可靠性较强；以Y89和Te128作为指标，ICP-MS的应用，实现了对酸雨铅含量的检测，偏差较低。

3.2ICP-MS在土壤和沉积物检测中的具体应用

在土壤中以及沉积物中，很多重金属元素会对人体产不良影响，危害重大。环境不同程度的变化会对土壤沉积物中重金属元素的迁移产生影响，使得金属元素会二次进入生态系统，产生再次污染，对土壤和沉积物中重金属元素的测定和研究十分重要。ICP-MS在其中起到了关键的作用。

黄冬根等用Sc45、In115、Tl2O4作为基础元素，采用ICP-MS对水稻土壤中过的金属元素进行测量，检测其中的标准物，使得检验结果与标准要求相一致；勒新娣借助的是碱熔样品，ICP-MS测定铂族元素，也实现检测结果与标准的统一。这种方式的优点是操作简单，易于操作，准确性较高，检出限不高，回收率高；李月芳等采用ICP-MS，实现了对对冰芯样品中超痕量镉和痕量铅的检测，镉的检出限为0.15ng/L，相对标准偏差<10%，回收率为88%~105%。当铅的浓度为20~100ng/L时，该方法的相对标准偏差<10%，检出限为0.62ng/L；王泽借用这一方式，实现对土壤中有效硼的检测，检测方式简单，精度较高，检出限为0.009ng/L，偏差为2.66%，回收率为93%~102%。

3.3ICP-MS在生物检测中的具体应用

李百灵对于样品的处理采取的是微波消解法，对其中诸多金属元素进行逐一检测。对于干扰因素，采取了自动校正方法，实施了排除方法；孙亚莉将内标元素钪和钇加入样品中，定珊瑚中的锶和钙，测定精度分别为0.3%和0.1%。该方法分析效率高，简单有效，大大节约了测试成本。

4 电感耦合等离子体质谱技术与其它技术的有机结合

ICP－MS技术的发展，提升了检测能力，同时与先进技术的融合，实现分析方式的创新。

4.1 和色谱联用

目前有气相色谱、高效液相色谱、毛细管电泳、原子荧光光谱原子吸收光谱等与ICP－MS联用。色谱与ICP－MS的联合使用，有点显著，接口比较简易，应用领域比较广，检测器实现串联，有利于对样品原样的维护。

4.2 与激光烧蚀技术联用

对于固体材料的分析，ICP－MS有先天的缺点。因为ICPMS是分析等离子体的，而固体并没有独立的离子，因此需要将固体分离出离子才能使用ICP－MS。随之发展出了激光烧蚀技术，使用高能激光烧蚀固体表面，将产生的悬浮颗粒引入ICP－MS，然后进行测定和分析。激光烧蚀电感耦合等离子体联用技术的作用比较分度，应该广泛，是一种使用较多的微量分析方式，也是痕量元素直接测试的主要方式，有利于对固体物理的测量。

5 电感耦合等离子体质谱技术的发展前景

经过20多年的发展和完善，电感耦合等离子体质谱技术已经获得了长足的进步，在各个领域得到了广泛的应用，尤其在环境发展的领域内，为环境监测中对于常量和痕量的分析。随着科技的进步，逐渐趋于全面化、科学化的发展，同时，它与多种技术的莲弟，实现这几技术在运行、高效、限低等方面的增强，同时，分析出元素的不同特征。

6 结语

综上，在上述分析的基础上，ICP－MS提出了限低的检出范围，极宽的线性变化，实现较强的检测精度，实现多种原料的结合，能够与多种分离技术结合进行元素的形态和价态分析、能与多种前处理法结合使用。ICP－MS已经被广泛应用在环境保护、饮用水的合理检测范围，对于检测各种水质意义重大。