土壤、水、废水、血液、尿液的等离子体发射光谱_质谱快速分析方法_姚继军.pdf

应用报告 土壤、 水、 废水、 血液、 尿液的等离子体发射光谱 /质谱快速分析方法 Rapid Analysis of Soil，Water，Wastewater，Blood and Urine Samples by Inductively Coupled Plasma- Optical Emission/Mass Spectrometry 姚继军 珀金埃尔默仪器 上海 有限公司北京办事处，北京100022 珀金埃尔默仪器 上海 有限公司地址 上海张江高科技园区李冰路 67 弄 4 号楼邮编 201203 电话 021 －38769510传真 021 －50791310E- mail ji － jun． yao perkinelmer． com 网址 http ∥www． perkinelmer． com． cn 利用快速自动进样器 FAST 可实现土壤、 水、 废水、 血液、 尿液的等离子体发射光谱 ICP － OES 和等离子体质 谱 ICP － MS 快速分析， 可以达到每 7 s 分析 1 个样品 每 小时分析超过500 个样品 。建立的方法对于环保、 地质和 医疗卫生的大面积普查取样和测量提供了强有力的手段; 除改善分析速度外， 还减小了记忆效应， 改善了检出限， 加 标回收率在 96． 8 ～102． 0。 1快速自动进样器的工作原理 快速自动进样器 FAST 由进样系统硬件和定时控制 软件所组成。与传统的自动进样器相比， FAST 做了如下改 进 见图 1 和图 2 。 1 样品提升采用真空提取， 样品从不与蠕动泵的 泵管接触。 2 样品充满定量环后， 采用切换阀将样品注入到 进样流路。 3 由清洗液推动定量环中的样品进入雾化器进行分析， 样品分析结束时， 定量环也清洗完毕， 可以引入下一个样品。 4 定量环和雾化器、 雾室、 炬管之间的距离优化到最 短， 而且管路尽可能多地采用了全氟烷氧基 PFA 材质， 大 幅降低了记忆效应， 可以将107ng/g 的 Na 本底在数秒内清 洗到 ng/g 量级， 同时减小了记忆效应， 有利于改善检出限。 5 由于在任何时候都有溶液进入雾化器， 因而避免 了传统雾化器的进样针从一个样品到另一个样品时吸入大 量空气的情况， 提高了等离子体的稳定性。 图 1负载样品并清洗雾化器示意图 a 和注入样品并清洗取样针示意图 b Fig． 1Schematic diagrams of loading sample/rinsing nebulizer a and injecting sample/rinsing probe b 图 2FAST 的切换阀实物图 a 和 FAST 与传统自动进样器的时间分配示意图 b Fig． 2Picture of switch valve a and time profiles of FAST and traditional autosamplers b 图 2 b 中标准分析的 6 个步骤 ① 自动进样器移动; ② 提升样品; ③ 稳定平衡; ④ 测量; ⑤ 清洗; ⑥ 准备下一个样品。 Ⅲ ChaoXing 2土壤浸出液的等离子体发射光谱快速分析 样品在0． 5 s 内被提取 0． 1 mL 进入定量环， 然后注入 ICP。ICP 的读数延迟时间为1 s。在 ICP 进行积分测量的时 候， 快速自动进样器的取样针进入下一个样品。每个样品中 分析11 个元素， 总分析时间为 7 s。校准曲线的线性相关系 数大于0．999。测量的加标回收率列于表1。 表 1 Mehlich －3 土壤浸出液标准溶液的加标回收率 Table 1Spike recovery test of the for elements in Mehlich- 3 soil leaching standard solution 元素 wB/ μgg－1 加标量回收量 回收率 R/ 元素 wB/ μgg－1 加标量回收量 回收率 R/ Mg60059098． 3Cu2019． 899． 0 Ca6000593498． 9B55． 0100． 0 K100096896． 8P200200100． 0 Na150153102． 0S1009999． 0 Fe20019798． 5Zn109． 898． 0 Mn1009999． 0 3血液和尿液的等离子体质谱快速分析 将全血样品和尿液样品稀释 50 倍， 取 50 μL 试液于自 动进样器的试管中， 加 2500 μL 稀释剂， 直接在试管中混匀 稀释。稀释剂是 ASTM 标准一类去离子水 电阻率 ＞18 MΩ cm ， 内含 φ 0． 2 体积分数 的 HNO3和 5 g/L Triton X －100 以及 10 ng/g Tm 内标 也可以用 Lu 或者 Bi 作为内 标 。FAST 的载液和稀释剂相同， 但不含内标元素。 样品在 5 s 内被提取 1 μL 进入定量环， 然后注入 ICP。ICP 没有读数延迟时间。在 ICP 进行积分测量的时候 约为 40 s ， 快速自动进样器的取样针移到清洗位清洗5 s， 然后移到 下一个样品上等待。每个样品中分析 As、 Pb、 Cd、 Hg、 Tl 共 5 个元素， 每个样品的总分析时间小于55 s。校准曲线的线性 相关系数大于 0． 999。测量表明， Hg 的记忆效应与传统方 法相比显著改善 如图 3 所示 。全血质控样中 Hg、 Pb、 Cd 和尿质控样中 As、 Hg 的测量结果列于表 2。 图 3 FAST 快速自动进样器的汞测量记忆效应和 传统自动进样器的汞测量记忆效应对比 Fig．3Comparison of memory effect in Hg determination with FAST and traditional autosamplers SIP样品进样时间点; SIS传统自动进样器; SC － FAST改进的 FAST 快速进样器。 表 2全血和尿质控样中典型元素的测量准确度 Table 2Accuracy test of the for typical elements in whole blood and urine mass- monitoring samplescB/ nmolL －1 血Hg 样品编号参考值测量值 血Pb 样品编号参考值测量值 血Cd 样品编号参考值测量值 尿As 样品编号参考值测量值 尿Hg 样品编号参考值测量值 M05 －123 1024L05 －2 0． 60 0． 160． 62C05 －11． 3 1． 01． 43S05 －448 22． 546． 72H05 －1119． 4 2498． 2 M05 －250 1555L05 －3 1． 90 0． 232． 06C05 －29． 9 1． 410． 53S05 －526． 25 2024． 25H05 －24． 6 2． 04． 4 M05 －374 2079L05 －4 1． 10 0． 191． 24C05 －35． 2 1． 25． 45S05 －6307． 5 42301． 45H05 －327． 9 6． 525． 8 M05 －4150 35146L05 －5 2． 40 0． 262． 54C05 －42． 8 1． 02． 66S05 －7112． 5 27112． 78H05 －4 65． 7 14． 059． 1 M05 －566 1869L05 －8 1． 80 0． 231． 90C05 －56． 9 1． 37． 10S05 －8 247． 5 38． 5 229． 67H05 －512． 1 3． 311． 8 4结语 通过快速自动进样器 FAST ， 可以提高等离子体发射 光谱/质谱的分析速度两倍以上， 同时还减小了记忆效应， 可以 获得优异的加标回收率， 与质控样参考值也符合良好， 适用于 地质、 环保、 医学、 冶金、 测试服务等需要快速分析的实验室。 Ⅳ ChaoXing