问无止境!
第1楼2009/06/30
1、ICP-MS在环境样品分析中的应用
保护环境,实现可持续发展,正成为全世界的共识。世界各国政府及组织纷纷通过各种环境保护法规,对环境分析化学提出了越来越高的要求,环境分析化学样品多种多样,包括大气、水、岩石、砂土、泥土、污泥以及和生态环境相关的各种植物样品。
世界各国的法规对这一些样品的浓度范围均作了严格的规定。为了保证所测定的结果的准确性,对于这些环境样品的分析所采用的分析仪器、分析方法、采样方法等也作了严格的法规规定。
其中,最典型的就是美国国家环保局所规定的ICP-MS技术用语,饮用水、地表水、地下水各种元素的EPA method 2008和用于废水、固体废弃物、沉积物、泥土等样品中的各种元素分析的EPA method 6020。
随着环境法规对一些有毒有害元素的检测限的要求提高,对分析技术也提出了越来越多的需求。
比如,根据建设部《城市供水业2000年技术进步发展规划》,新增水质指标项,其中要求检测的金属和非金属元素共有23种(新增12种):Fe、Mn、Cu、Zn、As、Se、Hg、Cd、Cr、(Ⅳ)、Pb、Ag、Al、Na、Ca、Mg、Si、Ba、B、Be、Ni、Sb、V、Co。这些元素的浓度范围大到数十甚至数百ppm(如Na、Ca、Mg、Si等),小至ppt级(如Hg)。
由于检测项目大量增加,而且它们的基准和测限(浓度)都非常低,传统的分析方法,如:ICP-AES技术对Se、Hg、Be、As、Pb、Tl、U等元素不能达到检测限要求,必须与石墨炉原子吸收(GF-AAS)和汞冷原子吸收(CV-AAS)技术结合使用才能达到大部分元素的分析要求。
而ICP-MS技术的出现,在某种程度上可以取代ICP-AES、GF-AAS和CV-AAS等分析,且可以测定它们均不能分析的饮用水标准中特殊要求的U和Tl。
同时ICP-MS技术还可以直接测定海水中与环境污染或水文变化相关的多种元素。
2、ICP-MS与其他技术的联用及其在生命科学研究中的应用
随着生命科学研究发展的需要,对环境卫生规划的新要求也不断提高,要求对元素分析的检测限也越来越低,对元素存在的形态要求也越明确。
因为元素的形态不同,其作用的机理完全不同。因此,如果仅研究体系中元素的总含量,已经不能反映该元素在体系中的生理和毒理作用。如:Cr(Ⅲ) 对人体大有益处,而Cr(Ⅵ)则会引起皮肤病、肺癌等,ICP-MS技术与离子色谱技术联用分别测定Cr(Ⅲ) 和Cr(Ⅵ)已经是十分成熟的方法,其检测限可以达ppt级,每个样品的操作时间不超过7分钟,操作简便,大大节省人力、物力。
HG-ICP-MS(氢化物发生器与ICP-MS)联用技术应用于海水中超痕量污染物,如As、Se、Sb等易受干扰难测元素的分析具有优越性。
GC-ICP-MS技术已被用于多种污染物的形态分析,如船用涂料中有机Sn的影响,使牡蛎大量死亡,用GC-ICP-MS技术可分离出不同形态的有机锡代谢产物,从而推动了船用涂料的改进。在低泥中也曾用GC-ICP-MS联用技术分离测定二甲基铅、二乙基铅多种有机铅形态,推动汽车污染的环境迁移研究。生物对Hg的甲基化及富集作用是GC-ICP-MS技术的另一个应用范围。
高效毛细管电泳(CE)技术是目前最强有力的分离技术,CE与ICP-MS的强检测能力结合起来是将来联用技术最有潜力的应用领域。
许多科学家已在这一领域作了探索工作,并在生物化学领域有了一些具体的应用。
与环境化学、毒理学等生命科学研究关系最密切的应用当属高效液相色谱分离(HPLC)与ICP-MS联用技术。
HPLC是一种具有高效的分离技术,尤其适用于热稳定性差、分子量大、极性较强的物质的分离。
把HPLC与具有极低的检测限、宽的动态线性范围、干扰少、分析精密度高、速度快和可测定多元素等优点的ICP-MS联用,可用于研究中草药、藻类、鱼类、人类等生物体内含Cd、Se、As、Cu、Zn、Pb等元素与多种氨基酸、多肽和蛋白质结合的机理以及某些元素对酶的位点的作用过程。
另外,某些维生素大环化合物和DNA片断与金属元素的作用也在HPLC-ICP-MS的联用技术发展中得到应用。
能在复杂的基体中准确地分析微量、痕量元素同位素,将ICP-MS用作HPLC的检测器跟踪被测元素同位素在各形态中的信号变化,使得色谱图变得简单,有助于元素形态的确认及进行定量析。
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第2楼2009/06/30
3、ICP-OES与ICP-MS在用途上的区别
对于拥有ICP-AES技术背景的人来讲,ICP-MS是一个以质谱仪作为检测器的等离子体(ICP),而质谱学家则认为ICP-MS是一个以ICP为源的质谱仪。
事实上,ICP-AES和ICP—MS的进样部分及等离子体是极其相似的。
ICP-AES测量的是光学光谱(165-800nm)。
ICP-MS 测量的是离子质谱,提供在3-250amu范围内每一个原子质量单位(amu)的信息,因此,ICP-MS除了元素含量测定外,还可测量同位素。
检出限ICP-MS的检出限给人极深刻的印象,其溶液的检出限大部份为ppt级(必需记牢,实际的检出限不可能优于你实验室的清洁条件),石墨炉AAS的检出限为亚ppb级,ICP-AES大部份元素的检出限为1—10ppb,一些元素在洁净的试样中也可得到令人注目的亚ppb级的检出限。
必须指出,ICP— MS的ppt级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的,若涉及固体中浓度的检出限,由于ICP-MS的耐盐量较差,ICP-MS检出限的优点会变差多达50倍,一些普通的轻元素(如S、Ca、Fe、K、Se)在ICP-MS中有严重的干扰,也将恶化其检出限。
ICP-MS:为离子源(电感偶和等离子体)和质量分析器(磁式速度、方向聚焦分析器;四极杆;飞行时间等);
ICP-OES:为光源(电感偶和等离子体)、分光系统、检测系统;
ICP-OES灵敏度高低检测限,较宽的动态线性范围和多元素同时分析,用于痕量及部分常量元素定性定量分析,应用的行业范围也较广;ICP-MS具有元素、同位素、形态分析等定性定量分析能力,检测下限水平优于ICP-OES。
ICP-OES由于其可以覆盖PPB级至百分含量范围,在一般的实验中运用较多。比如金属材料(不含超纯)、化工等各种行业。
ICP-MS其检出限非常低,但是对于总的离子量有限制,因此分析基体复杂体系的方法检测限不一定比ICP-OES低。主要在环保/水质/电子材料(尤其是半导体行业)等方面运用较多。
另外,由于ICP-MS对于所使用的试剂的纯度、分析用水、实验环境等要求均较高,而且仪器使用也较ICP-OES复杂,因此,对于绝大部分分析用ICP-OES就足够了。