最新GB/T 5750.6 《生活饮用水标准检验方法第6部分：金属和类金属指标》（报批稿，2021年4月），新增了9个检验方法，其中有4个方法为“液相色谱-电感耦合等离子体质谱法”用于砷、铬、硒和氯化乙基汞的元素形态分析。近年来，ICP-MS联用技术在元素形态分析方面发展迅速，具体有哪些进展呢？和小编一起来看一看吧。

 

元素的不同存在形态决定了其在环境和生命过程中表现出不同的行为，并发挥着不同的作用。例如：

 

砷元素在自然界中常见的形态有亚砷酸盐[As(III)]、砷酸盐 [As(V)]、一甲基砷 (MMA)、二甲基砷 (DMA)、砷甜菜碱（AsB）和砷胆碱（AsC）等。不同形态的砷，其理化性质和毒性各异，其中As(III)和As(V)毒性最大，它们可以引起肺癌、皮肤癌和膀胱癌等，被国际癌症研究委员会（IARC）确认为一类致癌物。

 

根据传统分析方法所提供的元素总量的信息已经不能对某一元素的毒性、生物效应以及对环境的影响做出科学的评价，而元素形态分析比元素总量能提供更多的信息，在环境和生命科学领域发挥着重要作用。

 

以铬元素为例：

 

对于饮用水中六价铬的检测传统方法主要为二苯碳酰二肼分光光度法，该方法步骤繁琐，物理和化学干扰较多。随着色谱与原子光谱联用技术的发展，元素的形态与价态分析有了长足的发展。由于ICP-MS具有灵敏度高、检出限低、宽的动态线性范围和多元素同位素检测等优点，近年来成为元素分析应用最广泛的分析技术，在多种测定铬形态的方法中液相色谱与电感耦合等离子体质谱法联用技术（HPLC-ICP-MS）灵敏度最高、最适宜饮用水中铬形态的测定。最新GB/T5750.6（报批稿）新增了包括铬及砷、硒、汞指标检验的“液相色谱-电感耦合等离子体质谱法”。

 

ICP-MS联用技术

 

ICP-MS以独特的接口技术将ICP的高温电离特性与质谱仪的灵敏快速扫描的优点相结合，从而形成了一种新型的元素分析技术，该技术几乎可以分析地球上的所有元素。

 

ICP-MS的特点主要有：可实现多种元素的同时分析；灵敏度高；检出限低；分析速度快；检测模式灵活多样，可进行定量、半定量、定性分析；操作自动化程度高；与不同进样技术与分离技术联用简便。

 

目前ICP-MS与气相色谱(GC)、毛细管电泳(CE)、离子色谱(IC)、高效液相色谱(HPLC)等联用应用于元素形态分析已渐趋成熟，成为元素形态分析中的主要检测手段。

 

1、气相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术

 

气相色谱-电感耦合等离子体质谱(GC-ICP-MS)联用技术具有灵敏度高、选择性高和可靠性高的特点。GC-ICP-MS联用技术不会增加等离子体的本底信号，不需要使用雾化器，可将气态样品直接导入ICP-MS中，样品传输率接近100%。采用GC-ICP-MS联用技术进行元素形态分析研究中报道较多的是有关汞、溴元素的形态分析。

 

虽然GC-ICP-MS在元素形态分析中有很强的优势，但是GC适用于易挥发或中等挥发性样品的分离，难挥发性物质则需要经过衍生化处理，所以与其他联用技术相比，GC-ICP-MS的应用范围相对较窄。

 

2、毛细管电泳-电感耦合等离子体质谱联用技术

 

毛细管电泳(CE)是20世纪80年代发展起来的一种基于待分离物组分间淌度和分配行为差异而实现分离的电泳新技术。CE分离技术具有分离效率高、分析速度快、样品适应面宽、试剂和样品消耗量少、重复性好、分离模式多等特点。将CE与ICP-MS联用，具有通用性好、分析时间短、分离效率高且分析成本低的特点。

 

CE-ICP-MS联用技术对于多数元素的分离测定已经达到了ng/mL的检测能力，但受到进样量限制使得最低检出浓度较大，此外还受接口问题及样品的损失、化学基体效应和分离过程中可能引起的元素形态变化等因素的限制，使得分析方法仍有许多缺点和有待完善之处。

 

3、离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术

 

离子色谱(IC)是高效液相色谱的一种形式，是分析阴离子和阳离子及小分子极性化合物的一种液相色谱方法，是对广泛使用的液相色谱的有益补充，具有分离效果高和快速方便等优点。IC-ICP-MS已成为解决复杂基体中离子形态分析的有效手段。

 

IC与ICP-MS联用，可实现远高于电导或UV/Vis检测器的灵敏度。但IC流动相中的盐类会造成ICP-MS锥口的盐类堆积，导致ICP-MS进样管和采样锥堵塞，基体效应严重。利用离子色谱的抑制器可实现在线除盐，减少盐在锥口的堆积。

 

4、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术

 

与GC相比，HPLC不局限于分析物的挥发性、热稳定性，使得HPLC-ICP-MS比GC-ICP-MS具有更广泛的应用范围。此外，接口技术简单是HPLC-ICP-MS联用技术的优势之一，因为HPLC中流动相的流量和ICP-MS样品导入流量是相匹配的，且HPLC的柱后流出液与ICP-MS的样品导入系统均在常压下进行。因此，HPLC-ICP-MS是元素形态分析研究中应用最广泛的联用技术，在As、I、Se、Sn等元素的形态分析研究中均有报道。

 

HPLC-ICP-MS联用技术是目前元素形态分析研究中最常用的方法，但其在实际应用中还存在着一些不足之处。如HPLC多采用有机溶剂和无机盐为流动相，会造成ICP-MS进样管和采样锥的堵塞、基体效应严重、仪器运行成本高等问题。通常在实际应用中可冲入5%(体积分数)以下的氧气来解决碳沉积导致的锥孔堵塞问题，但这会造成采样锥使用寿命的缩短。有研究采用冷却雾化室温度，减少进入等离子体炬的有机溶剂总量，可保证等离子体的稳定性。因此，在实际应用过程中还需要根据不同实验条件和实验目的来选取不同的方法，弥补联用技术存在的缺陷。

 

小结

 

ICP-MS联用技术是开展痕量超痕量元素形态分析行之有效的方法，但在应用过程中仍存在一些难题：

 

①样品前处理问题。样品基体复杂，如何保证样品前处理过程中各元素形态的稳定。

 

②缺乏元素形态分析国家标准，无法满足目前元素形态分析的需求。

 

③未知元素形态的定性定量问题。由于缺乏元素形态标准物质，如何实现未知元素形态结构的鉴定。

 

④分析效率低。元素形态分析多为单一元素形态分析，阻碍了实际的应用需求。

 

因此，ICP-MS联用技术在元素形态分析研究中还有很大的发展与提高空间，需要研究者共同努力。

 

来源：Internet

关键词： ICP-MS 生活饮用水 铬元素