电感耦合等离子体质谱联用技术在元素形态分析中的应用进展

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)作为一种高灵敏度的分析技术在痕量超痕量无机元素分析方面已被广泛应用,其与色谱分离技术相结合为元素形态分析提供了强有力的检测工具。本文阐述了近年来利用不同ICP-MS联用技术进行元素形态分析的研究进展,主要包括:(1)气相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术(GC-ICP-MS);(2)毛细管电泳-电感耦合等离子体质谱联用技术(CE-ICP-MS);(3)离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术(IC-ICP-MS);(4)高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术(HPLC-ICP-MS)。在此基础上归纳总结了中国元素形态分析领域的主要研究情况,对元素形态分析发展前景作了展望。这些联用技术中,GC-ICP-MS的灵敏度高,样品传输率接近100%,但其适用于易挥发或中等挥发性样品的分离,应用范围相对较窄;CE-ICP-MS的分离效率高,样品和试剂消耗量少,但受到其进样量限制使得最低检出浓度较大;IC-ICP-MS主要分析阴离子和阳离子及小分子极性化合物,是液相色谱的有益补充,具有分离效果好和快速方便等优点,但离子色谱流动相中的盐类会造成ICP-MS进样管和采样锥的堵塞,使得基体效应严重;HPLC-ICP-MS以其广泛的应用范围、简单的接口技术,成为元素形态分析研究中应用最广泛的联用技术。本文认为,元素形态分析研究中开展复杂基体样品前处理方法研究,研制系列元素形态分析标准物质,建立多元素形态同时分析方法是元素形态分析领域的发展方向。     

无机多元素现代仪器分析技术

本文重点介绍地质领域目前广泛应用的无机多元素现代仪器分析技术,包括电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)、原子吸收光谱(AAS)、原子荧光光谱(AFS)、电子探针分析技术和共享平台的建立、激光剥蚀等离子体质谱(LA-ICP-MS)微区原位分析技术以...     

溴、碘、砷、镉等有益有害元素形态分析技术及生态环境地球化学应用

率先在国土资源领域培育并形成相对稳定的元素化学形态(价态、金属有机化合物等)分析及其生态环境地球化学应用研究团队,采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术,开展生态环境地球化学样品中痕量溴、碘、砷、镉、汞、锡、铅、铬、硒等有益有害元素的价态、金属有机化合物等形态分析方法研究,初步建立了有益有害元素形态分析体系。建立的形态分析方法灵敏度高、检出限低,具有创新性和实用性,工作成果在国内外期刊发表论文20篇。形态分析方法在我国环境地球化学研究中得到应用并取得了良好的应用成果,从形态分析水平上表征元素的环境地球化学及其健康效应在国内外属于探索性工作。     

黄铁矿中毒害元素的化学形态分布及其环境学意义

<正>黄铁矿是重要的战略工业资源,工业上主要利用黄铁矿中的S和Fe。但是伴生的稀有毒害元素Tl、Cd、Pb、Cu等重金属随着矿床开采和工业利用过程大量进入环境,给环境造成巨大的威胁。本文结合化学形态分级提取技术和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法分析了广东云浮黄铁矿中稀有毒害元素Tl、Cd、Pb、Cu、Ni和Cr的地球化学形态。结果表明,稀有元素的化学形态与元素含量无关,并与黄铁矿产     

氢化物发生及其在分析检测领域的应用

论述了氢化物发生的条件和普遍性及其在分析检测领域的应用,这些领域包括试样分解,分离富集,容量分析、比色分析、原子荧光光谱、原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱、电感耦合等离子体质谱等分析测试技术。     

ICP-MS在地气样品分析中的应用

<正>目前,地气样品分析方法主要有质子激发X荧光分析(PIXE)(L.Malmqvist et al.,1999)、中子活化分析(INAA)(童纯菡等,1992)、原子吸收光谱法(AAS)(刘应汉等,1995)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)(刘应汉等,2003)等。但是,由于地气样品中元素含量非常低,需要高精度、高准确度和高灵敏度的仪器分析检测。而美国Perkin-Elmer公司制造的电感耦合等离子体     

土壤、水系沉积物中锰元素的快速测定

锰元素是自然界中的变价金属元素,广泛应用于日常生产生活当中,且对人体、动植物生长均有重要的影响,因此对土壤、水系沉积物中锰元素含量的测量于环境有着极为重要的意义。本文采用电感耦合等离子体原子发射光谱法对锰元素进行测量,所得曲线方程:y=23 777x+12 214,相关系数:0. 999 7。测得数值的相对误差均3. 5%,相对标准偏差(RSD)均2. 5%,在实验允许范围之内。最后,文章又对比了分光光度法和原子吸收光谱法,得出结论:利用电感耦合等离子体原子发射光谱法测量锰元素,方法简便快捷,结果准确有效,比较适用于常规地矿类实验室日常工作所需的大批量锰元素的检测。     

国家地质实验测试中心形态分析研究成果入选中国地质科学院2012年度十大科技进展

2013年1月11日,中国地质科学院2012年度十大科技进展评选结果揭晓。国家地质实验测试中心李冰研究员团队研究成果"溴、碘、砷、镉等有益有害元素形态分析技术及生态环境地球化学应用"入选,排名第七。李冰研究员团队在国家自然科学基金、科技部项目、国土资源部公益性行业专项和中国地质调查局项目的资助下,发展了痕量有益有害元素形态分析技术,开创了国内地质行业以元素化学形态分析技术为基础的地球化学新领域,取得了重要进展。围绕生态环境地球化学研究的需求,研究团队采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术,建立了痕量溴、     

地下水中砷形态标准物质研制

砷元素的不同形态对人体有不同的毒性,无机砷的毒性最大,有机砷毒性较小,准确测定水体中尤其是地下水中砷形态的含量对于人体健康和环境保护有重要意义。但目前国内外尚缺乏地下水中砷形态的标准物质。文章研制了5个地下水砷形态标准物质,候选物样品采自山西和内蒙古高砷地区,在样品的采集和制备过程中使用冷冻干燥法和加保护剂两种方法保证砷形态稳定,定值参数为砷全量、As(Ⅲ)、As(Ⅴ),定值方法采用氢化物发生-原子荧光光谱法、电感耦合等离子体光谱法、电感耦合等离子体质谱法、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法。经检验,制备的砷形态标准物质具有良好的均匀性和稳定性。该系列标准物质研制中首次应用冷冻干燥技术,样品保存问题得到了很好的解决,采用多家实验室协作定值,测试方法准确、可靠,标准值和不确定度合理,填补了国内外砷形态标准物质研制的空白。     

电感耦合等离子体质谱分析仪简介

电感耦合等离子体质谱分析仪Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry（ICP—MS）是西安地质调查中心实验测试中心于2006年引进的。电感耦合等离子体质谱分析仪能适用于广泛领域的各种样品的元素分析,尤其适用于各类复杂基体的环境、食品、矿物、动植物、卫生防疫等样品中各种无机元素的分析。     

新书介绍

电感耦合等离子体质谱原理和应用李冰杨红霞编著内容简介:本书全面介绍了电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的仪器结构和基本原理,以四极杆ICP-MS为主,同时对近年来发展的其他类型的ICP-MS仪器进行了简要介绍。以地质应用为主,介绍了几种痕量超痕量元素分析方法及应用全书共分12章:绪论,包括ICP-MS的起源、现状与发展趋势;ICP-QMS仪器结构和基本原理;ICP-MS分析性能与基本概念;扇形磁场等离子体质谱仪;飞行时间等离子体质谱;激光剥蚀电感耦合等离子体质谱;ICP-MS中的干扰;常用的地质样品处理方法;地质样品中痕量超痕量元素分析;…     

改进BCR法-电感耦合等离子体发射光谱法测定矿产品堆场土壤中镉砷铅的化学形态

矿产品堆场土壤中重金属在环境中富集,随着元素的迁移、转化及地下水的循环,成为环境污染问题。本文将改进的顺序提取法(BCR)应用于矿产品堆场土壤中Cd、As、Pb的化学形态分析,结合这三种元素的性质,将堆场土壤中Cd、As、Pb分为可交换态、可还原态、可氧化态和残渣态,并利用电感耦合等离子体发射光谱法测定其含量。采用形态分析标准参考物质GBW 07436验证了三步提取态的准确性,并对6个矿产品堆场土壤中Cd、As、Pb形态含量进行分析,三步提取态加上残渣态质量分数之和与重金属总量进行了比较,回收率为85.54%~102.88%。通过对矿产品堆场土壤实际样品分析,Cd、As、Pb三种元素非残渣态含量顺序为Cd(79.40%~94.94%)Pb(24.27%~37.73%)As(22.89%~31.51%),表明Cd元素较为容易进入生物圈。该方法解决了港口堆场土壤中重金属化学形态提取问题,对污染土壤的治理具有指导意义。     

晋北-宁北煤中痕量元素的地球化学特征

应用仪器中子活化 (INAA)、电感耦合等离子体原子发射光谱 (ICP- AES)和原子吸收光谱 (AAS)等方法测定了晋北-宁北一线 5对矿井、 2个露天矿、 5个电厂和 3个洗煤厂煤中环境敏感性痕量元素的含量;通过与中国土壤、其他地区煤以及世界范围煤中痕量元素含量进行对比,总结了研究区痕量元素的分布、富集特征,得知部分地区煤中 Hg、 Cd和 Se的含量较高,在燃烧利用过程中可能对环境造成影响.通过分析痕量元素与灰分、挥发分的相关性以及痕量元素间、痕量元素与 Al、 Fe和 Sp的相关、聚类特性,探讨了痕量元素间及其与矿物质间的亲合性及赋存特征.     

本期文章导读

正327电感耦合等离子体质谱联用技术在元素形态分析中的应用进展刘崴1,胡俊栋1,杨红霞2,陈俊良3(1.国家地质实验测试中心,中国地质调查局元素微区形态分析重点实验室,北京100037;2.中国地质调查局,北京100037;3.中国原子能科学研究院核安全研究所,北京102413)     

改进BCR法测定公路两旁表层土壤中铂钯铑的化学形态

铂、钯、铑是汽车催化转换器中的主要成分,在有效治理汽车尾气污染的同时,不断排放并在环境中累积增加,随着元素的迁移、转化及地下水的循环,可能成为一种新的环境污染问题.本文将改进的BCR顺序提取法应用于铂族元素形态分析,结合铂族元素的性质,将公路两旁表层土壤样品中Pt、Pd、Rh分为酸溶态、可还原态、可氧化态和残渣态四种形态.实验优化了原始的BCR浸取条件,利用电感耦合等离子体质谱法测定Pt、Pd、Rh的各形态.各形态的精密度、检出限满足地质矿产实验室测试质量管理规范的监控要求,各形态浸取量之和与样品各元素的总量之比(回收率)在95.3％ ～ 110.0％,说明方法具有较好的准确性和重现性.通过实际样品分析,公路两旁表层土壤样品中铂族元素非残渣态含量顺序为Pd (57.23％ ～ 58.03％)＞Rh (22.64％ ～25.80％) ＞Pt(17.91 ～20.57％),研究认为铂族元素进入生物圈的几率是Pd＞ Rh＞ Pt.     

有机污染物稳定同位素在线测试技术研究

为了识别环境中有机污染物的来源和迁移转化,在线的单体稳定同位素分析(CSIA)是必不可少的关键技术,但是在实际应用中还存在问题.本文评价了目前已经开发的6种在线测定单体稳定同位素仪器的发展动态,包括气相色谱-同位素比值质谱计(GC-IRMS)、液相色谱-同位素比值质谱计(LC-IRMS)、直接引进-气相色谱-同位素比值质谱计(DI-GC-IRMS)、气相色谱-四极杆质谱计(GC-qMS)、气相色谱-多接收器电感耦合等离子体质谱计(GC-MC-ICPMS)、气相色谱-光强衰荡光谱仪(GC-CRDS).提出了在线测试中的5个值得注意的问题:①样品的预富集;②气相色谱(GC)和液相色谱(LC)分离;③多种仪器和多种方法选择使用;④有机化合物稳定同位素标准物质的开发;⑤安全保障.提出了三点建议:一是大力发展直接注入而不经过燃烧的有机污染物同位素测试技术,例如GC-qMS和GC-CRDS技术;二是继续开发研究GC-MC-ICPMS测定有机氯和有机溴同位素技术;三是快速研制有机化合物稳定同位素的国际标准物质.本文认为,在进行单体化合物同位素研究时应作多元素的同位素分析,而其最优的选择是采用直接样品注入而不经过燃烧的测试技术.     

电感耦合等离子体质谱分析通古斯大爆炸地区沉积物中超痕量铂族元素

建立了一个用酸（HF、HCI、HNO3、HCIO4）溶解通古斯地区沉积物样品，以Re为内标元素，用电感耦合等离子体质谱（ICP－MS）测定其中铂族元素的分析方法。方法检出限为0．001－0．06μg/L，回收率大于85％。用该方法分析了9个取自通古斯地区的沉积物样品，发现了Ru、Rh、Pd、Ir、Pt等元素的异常。     

偏硼酸锂碱熔-电感耦合等离子体质谱法同时测定海洋沉积物中48种元素

海洋沉积物常用的分析方法如敞开消解或高压密闭消解结合电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)或电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定,粉末压片或熔片结合X射线荧光光谱法(XRF)测定,分别存在消解不完全、速度慢、检出限高等缺点,导致样品前处理效率低、待测元素少。针对上述问题,本文采用偏硼酸锂为熔剂分解样品,5%硝酸浸取,用ICP-MS法进行测定,建立了一种快速分析海洋沉积物中48种元素的方法。使用海洋沉积物国家标准物质作为高点绘制标准工作曲线,确定了助熔剂偏硼酸锂用量、稀释倍数、各待测元素的分析同位素及内标元素、仪器测定模式及个别元素的干扰校正方程等,得到最佳分解条件及测定条件。结果表明:由于高温损失,P、As、Se、Cd、Hg等元素无法得到准确结果,可改用微波消解等方式前处理后再进行测定;Cu、Zn、Cr、Ni、Co等共计48种元素使用本法均能得到准确结果,各元素方法精密度(RSD)均小于9.7%。本方法应用于分析海洋沉积物国家标准物质GBW07333、GBW07314、GBW07335、GBW07336,测定值和认定值相符;分析海洋沉积物实际样品,各元素加标回收率介于83.6%~118.6%。本方法可测定元素多,极大提高了分析效率,适合大批量样品分析。     

电感耦合等离子体串联质谱法测定电解二氧化锰废渣浸出液中的重金属元素

电解二氧化锰废渣中的重金属元素在雨水淋滤下,通过地表径流对下游水生态系统及农业生态系统造成不同程度的环境污染和安全隐患,因此,准确测定电解二氧化锰废渣浸出液中的重金属元素含量具有重要的现实意义。电解二氧化锰废渣浸出液中的重金属元素含量通常很低,采用原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法测定,检出限通常难以满足测定要求。采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定,消除复杂质谱干扰面临挑战。本文采用电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)测定电解二氧化锰废渣浸出液中的重金属元素含量。电解二氧化锰废渣中6种重金属元素Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb经硫酸和硝酸混合酸浸出后直接采用ICP-MS/MS进行测定,利用串联质谱的O_2反应模式消除分析过程中Cr、Ni、As、Cd受到的质谱干扰,通过考察不同分析模式下~(52)Cr、~(60)Ni、~(75)As、~(111)Cd的背景等效浓度(BEC),评价质谱干扰对分析结果的影响。结果表明:在MS/MS模式下选择O_2为反应气,采用质量转移法和原位质量法可以消除~(52)Cr、~(60)Ni、~(75)As、~(111)Cd的所有质谱干扰。Cr、Ni、As、Cd、Hg、Pb检出限分别为3.06、9.31、3.50、2.72、2.03、1.89ng/L,加标回收率在95.6%～106.2%之间,相对标准偏差(RSD)≤3.9%。所建立的方法已应用于电解二氧化锰废渣浸出液中重金属元素的测定。     

封闭溶样-电感耦合等离子体质谱法测定硫化铅矿石中40种微量元素

铅矿石在电感耦合等离子体质谱测定中,元素Pb的双电荷离子206Pb~(2+)干扰内标元素103Rh而影响其他元素的测定结果。本文建立了用~(105)Pd和~(187)Re的混合溶液为内标溶液,封闭酸溶-电感耦合等离子体质谱测定硫化铅矿石中的铍、钪、钛、铬、钴、镍、铜、锌、镓、锗、砷、锑和稀土等40种微量元素分析方法,提高了电感耦合等离子体质谱分析铅矿石中低质量的元素(质量为133Cs以下的元素)测定数据的准确度。通过大量的实验确定了该方法的检出限为0.04~5.00μg/g,对国家一级标准物质GBW07235(铅矿石)、GBW07236(铅矿石)、GBW07286(铜铅锌矿石)、GBW07287(铅锌矿石)、GBW07165(富铅锌矿石)、GBW07172(铅矿石)进行分析测定,其准确度(RE)均小于10%,加标回收率为90%~120%。