ICP-MS在环境监测中的应用进展及展望

（1潍坊优特检测服务有限公司，山东 潍坊 261031；2重庆市綦江区生态环境监测站，重庆 401420）

1980 年，我国首次引入 ICP-MS，这种无机元素分析技术能够准确测量样品中无机元素的含量，提高样品多种痕量元素的测定效率，运行周期短，能够排除大部分外界因素对离子信息的干扰。ICP-MS组成部分包括气体供应系统、真空系统、粒子监测器等，ICP 和 MS是两个重要的仪器，ICP 能够将处于分子状态的样品转为离子状态，具有高温电离特性，MS 则是一种粒子检测器，扫描快速而精准。

一、电感耦合等离子质谱法干扰及消除

（一）质谱干扰及消除

本文主要介绍同量异位素重叠、氧化物干扰两种质谱干扰，首先考虑同量异位素重叠，绝大多数元素的丰度比是稳定的，所以可以测定干扰物的另一个同位素，扣除待测物峰处的干扰峰。ICP-MS 的载气一般是氩气，所以氩和钙的主要同位素重合是钙元素测定中最严重的干扰，只能使用小丰度同位素测定钙。然后考虑氧化物干扰，ICP-MS分析中，一般用氧化物峰和金属峰的大小比值衡量氧化物的响应程度，比值应该控制在 1.5%以内。原子化时，水溶液中的样品会由水蒸气分解产生过量的氧原子，氧化物峰的分解程度会受到进样系统导入水量的影响，只有适当减少导入水量，ICP 才能成为最佳离子源。

（二）非质谱干扰及消除

基体效应和物理效应是两种常见的非质谱干扰，基体元素和被测元素的相对比例并不能确定基体效应程度，真正的决定因素是基体元素的绝对量。取样锥孔时盐类的堆积和物理效应有关，可以通过控制测试溶液中的含盐量来缓解物理效应[1]。

二、ICP-MS 在环境监测方面的应用及进展分析

（一）固体废物中金属元素的监测分析

工业生产或者日常生活中产生的污染环境的固态废弃物质称为固体废物，如果直接将固体废物排入环境中，金属元素就会污染河流、土壤等，再加上金属元素不能被分解者降解，容易在食物链中富集，引发骨痛病等疾病的概率非常高。《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）是我国常用的金属元素分析方法，该标准规定了各种金属元素、类金属元素以及阴离子的监测项目，但是在固体废物分析方法上有所欠缺。而 ICP-MS 恰好弥补了这一缺陷，李龙宇等学者在测定污水处理厂污水污泥样品重金属总量时就运用了 ICP-MS 分析方法。由于城市污泥成分复杂且有机质丰富，所以样品预处理工作步骤较多，胡忻等学者利用 ICP-MS 测定了城市污泥中重金属元素含量，提高了测量效率。陈思杨等学者采用 BCR 三步浸提法提取了北京城市污泥中铅、砷、铬的三种形态，然后用硝酸-高氯酸进行消解，克服了城市污泥重金属难降解和高毒性，不利于污泥资源利用的问题，奠定了北京城市污泥资源开发的研究基础。

（二）水、气和土壤环境的监测分析

水环境、气环境和土壤环境是环境监测项目的重要组成部分，ICP-MS技术灵敏度高，只要经过酸化和过滤等简单预处理，就可以多元素分析环境水样品。ICP-MS 在水环境监测领域已经形成了相对完善的应用体系，任海平等学者提出，ICP-MS 技术能够准确监测出饮用水。

水源地中的微量无机元素指标，检测限低。冯丽萍等学者校正了质谱干扰和非质谱干扰，使用 ICP-MS 技术测定了地表水中铅、钴等多种金属元素含量。Yatai Li 在高盐地下水中超痕量的稀土元素测定中运用了ICP-MS 技术，首先使用沉淀法除去 Ca 等元素的干扰，然后使用在线气溶胶稀释技术控制质谱干扰。但是，ICP-MS 在水环境监测领域中存在应用局限，例如，如果待测定的目标元素只有一种且含量非超痕量，应该优先考虑 FAAS（火焰原子吸收光谱）这类运行成本低、不需要稀释样品的方法。ICP-MS 只适用于盐度较低的样品测量，海水样品分析应该另外选择 AAS（原子吸收光谱法）[2]。

（三）环境应急分析

工业发展迅速的同时，环境应急事故发生几率也逐年递增，例如，四川成都曾经发生一起东风渠水体突发污染事件，龙泉驿区东风渠十陵水质异常，石油类超标 80 多倍，事故原因主要是东风渠周边企业和用户肆意向渠中倾倒垃圾、排放废水。为减少事故引起的财产损失和人员伤亡，应该快速分析环境介质的主要污染物，利用ICP-MS 半定量分析技术检定环境中可能存在的元素或者同位素，固定未知样品浓度。

三、ICP-MS 未来发展

消除质谱干扰和单颗粒纳米级研究是 ICP-MS 自身开发重点，由于ICP-MS 拓展性强，相关联用技术在分析领域中取得了广泛运用。未来ICP-MS 整体研究领域的发展方向如下：同位素比值及形态研究、环境领域中分析 PM2.5 等污染物成因、生命科学中细胞内元素的形态研究等。我国目前已颁布 ICP-MS 应用于土壤、固体废气污染源等领域的行业标准，出台了 ICP-MS 联用技术的标准方法和规范。随着配套产业的升级，ICP-MS技术呈现了小型化、智能化特点，更高灵敏度和更低检出限是 ICP-MS 技术未来的发展趋势。