电感耦合等离子体质谱法在测定土壤中的应用探讨

郑乃迅

摘 要：电感耦合等离子体质谱法在质谱分析中是一种很常见的方法。由于其具有的多元素快速分析、动态线性范围宽、灵敏度高等特点，又可以同时对多种元素进行检测，而被广泛的应用于各种领域中去。文章从电感耦合等离子体质谱法的概念出发，对其当前在测定土壤的应用中存在的问题，提出相应解决措施。

关键词：电感耦合等离子体质普法；测定土壤；措施

引言

电感耦合等离子体质谱法是在二十世纪末不断发展起来的，在目前来说，是一种相对有效的分析技术，作为一种多元素分析器，它因具有多元素快速分析、动态线性范围宽、灵敏度高的特点而被广泛应用于地质、环境、材料等多领域中，尽管如此，其发展过程中还是存在很多的问题。

1 电感耦合等离子体质谱法

1.1 电感耦合等离子体质谱概述

电感耦合等离子体质谱，英文简称ICP-MS，其优点主要有多元素快速分析、动态线性范围宽、灵敏度高等，能够在复杂的情况下对痕量元素进行准确的分析。

1.2 ICP-MS的发展

ICP-MS的主要部件有ICP-MS接口、MS、ICP，ICP是质谱高温离子源，通过读样品进行从蒸发、解离到电离的过程，然后由ICP-MS接口通过离子传送系统将离子样品传送至MS，在电脑联机将数据进行处理的同时，真空的MS進行离子的分析和检测。近几年科学技术的不断颈部，推动者MS仪器性能的不断完善，具有明显的优势，这些优势体现在：首先，ICP-MS与各种色谱的研究；其次，联用技术与信息处理的研究；最后，MS技术的改进[1]。

1.3 ICP-MS的特点介绍

目前在我国的环境检测中，ICP-MS的运用十分广泛，其在土壤的检测中也具有明显的优势。

（1）能够对同位元素进行分析，在样品中加入富集同位素试剂等够准确的测得样品中的同位素比值，同时根据同位素稀释法对样品中未知的待测元素的含量进行快速计算。

（2）线性动态范围较宽，在对多元素进行分析的时候基本能够准确测得范围0-100ug·L-1的元素，而曲线相关系数对于在ng·L-1-mg·-1范围内的元素可达到0.999以上。

（3）所需样品量少，其进样量为50-100Ul。

（4）较高的灵敏度，检出限度低，在痕量分析中，其下限一般能达到10-12，对一个样品的检测时间大概需要3分钟，分析过程既简单又快速，对于样品较多的时候来说，是提高效率保证质量的重要方式。

2 土壤中元素的测定

2.1 ICP-MS的干扰及校正

2.1.1 质谱干扰及非质谱干扰组成了ICP-MS的分析干扰

质谱干扰主要是从由双原子离子氰化物离子等组成的多原子离子、双电荷离子、同质异位素等谱线的重叠干扰。非质谱干扰则由接口效应和基本效应组成。接口效应采取高盐溶液的长时间喷入使得采样锥堵塞，会降低灵敏度，而基本效应中，在等离子火焰中高浓度的集体元素被电离的过程中抑制或者增加被测元素的电离，不同的元素的灵敏度有不同的影响。

2.1.2 消除ICP-MS干扰的办法

（1）样品稀释后分析，降低基本元素的浓度，通过把样品的基体元素的总浓度稀释到产生干扰的界限以下，抑制基体效应。

（2）用标准加入法，使用标准加入法来达到补偿基体效应的目的。

（3）化学分离，从基体中将被测物分离出来，以消除基体效应的影响。

（4）仪器分析，每次使用前，对仪器用调谐液进行校正，保证质量轴、灵敏度、氧化物等都能达到设定的要求，使仪器分析所得的参数得到优化。

（5）流动注射技术的使用，也可以减少基体效应。

2.2 土壤样品前处理

我国土壤类型多而复杂，成土母质差异明显，因此需要选择不同的方式来对样品进行处理。通过全解方式对土壤类型中各元素含量以及含有量可以有更好的检测，此方法适用于区域环境质量的研究以及区域背景值的调查，而酸浸提则更适用于对土壤污染地的处理意见污染事故的调查。土壤元素的全量测定应用于地方病因以及农业生产中，能够对其提供相应的储备，也许测定其可以直接提供使用的有效形态。因此在运用ICP-MS进行测定时，对样品的前期处理至关重要，它不仅是分析测定结果的决定性因素，也是工作是否能合理有效的进行的有力保障[2]。

3 ICP-MS在土壤检测中的应用

3.1 同位素比值分析

在同位素壁纸分析中，热电离质谱占有巨大的优势地位，近年来，随着诸如飞行时间等离子体质、多接收器的分辨磁扇形等离子体质谱仪等质量分析器以及ICP-MS技术的不断进步同位素分析在其分析的精密度方面有了很大的提高。同传统的二次电离质谱、热电离源质谱等技术相比有了更强的核心竞争力，在离子化效率方面来说，热电离质谱的数量相比等离子体数量来说低了一个数量级，有些高电力能元素的测定，在许多热电离源无法测定的时候，都可以通过等离子体质来精确测定其同位素的组成情况。而且ICP-MS可以与激光系统实行联用，应用于对固定样品的分析中，从而促使地球化学与同位素年代学的研究范围不断扩大。在对于环境的研究方面来说，定义土壤中Pb的污染来源的鉴别方法对铅同位素的比值分析有很好的借鉴作用，对地球成因以及人类活动对Pb来源的同位素差异造成的不同影响，可以利用扇形等离子地质谱通过行对深度剖面的多个土壤样品中的Pb同位素的进行测定来获得[3]。

3.2 铂族元素和稀土元素的测定

ICP-MS对土壤样品中稀土元素的含量的分析师在高分辨等离子的质谱仪上进行的，所测定的结果应与国家对一级土壤的标准物质的验证结果标准相符。其中加标的回收率以及巧种稀土元素的标准分别为96.5%-114.7%和10%以下。就经济方面来说，铂族元素的在经济方面的价值极高，因此在测定的过程中，部分含有硅酸盐或者难深矿物的土壤，使用酸溶法来消除可能会出现不完全分解的情况。因此，在大部分情况下，为了使回收率提高，会采用碱溶残渣和王水氯氟酸封闭微波消除相结合的方法。环境释放的铂族元素中其主要成分为Pt，在对这些微量元素用ICP-MS进行测量的时候，需要注意质谱干扰问题。

3.3 形态分析中联用技术的使用

3.3.1 CE-ICP-ME联用技术

具有预处理简单、样品用量小等优势的毛细管电泳，可以对复杂混合物进行快速有效的分离，具有对不同金属有机化合物以及氧化还原物质进行区别的优点。在对元素的形态进行分析的过程中，尤其对元素的生理活性有着很大的作用。

3.3.2 GC-ICP-MS联用技术

在对于金属有机物、挥发性金属进行测定的时候，GC-ICP-MS联用技术可以把待分析物质的基體以及不同的形态分开，且其分离的速度高于液相色谱。在GC-ICP-MS联用技术中，如何保证被分析物从GC传递到ICP-MS的过程中为气态，是GC-ICP-MS联用技术中最大的难题。

3.3.3 HPLC-ICP-MS联用技术

ICP-MS所具有的良好的元素选择性以及高灵敏度，以及高效液相色谱所具有的分离效果好、分离速度快等优势，使得两者在连用的过程中存在很大的潜在优势，尤其是HPLC对性质相近的成分能够有效的分离，所以HPLC-ICP-MS联用技术多应用于形态分析。HPLC-ICP-MS联用技术作为一种分离的手段，其在无机成分检测中的前景是很大的，但由于对于分离体系的研究还不深入，使得HPLC-ICP-MS距离常规分析还有很长一段距离。克服基体效应和质谱的干扰、采用多级联用技术作为其主要的研究方向，可持续扩大元素的测定范围[4]。

4 结束语

监测的目的不同，对土壤环境检测的分析方法也不同。土壤污染事故、污染土地的处理、形态分析等等采用不同的分析方法。土壤中元素含量的多样化，浓度的跨度大，这就使得在对环境样品的分析测定中，ICP-MS有着十分重要的地位和作用。在实际的问题中，可通过测定的不同目的和需要，寻找合适的方法来对其进行分析。

参考文献

[1]刀 ，吕怡兵，滕恩江，等.离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定大气颗粒物PM2.5和PM10中的六价铬[J].色谱，2014（09）.

[2]孙世宏，湛社霞，臧李纳，等.电感耦合等离子体质谱法测定渔沙坦地区水中12种金属离子[J].中国卫生检验杂志，2013（08）.

[3]肖亚兵，蔡国瑞，王伟.电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术进展[J].食品研究与开发，2013（08）.

[4]罗雪芹，杨军，秦秀蓉.电感耦合等离子体质谱法测定川芎中多种微量元素[J].中国药业，2015（03）.