ICP-MS技术在重金属元素检测中的应用

魏瑞丽

摘要：指出了重金属元素对生态环境以及人体健康产生极大的危害。因此对人类生产、生活涉及到的各种物质进行准确的重金属元素检测意义重大。ICP-MS作为一种现代化分析检测手段，在重金属检测中表现出了极强的技术优势，以ICP-MS检测技术为重点，分析了其在重金属检测中的方法和应用情况。以供参考。

关键词：重金属检测;ICP-MS技术;电感耦合;水体检测;食品检测

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）16-0189-02

1引言

重金属元素的检测关系到生态环境污染、居民饮食健康等问题，是保障社会稳定发展的重要技术环节。本文归纳总结了常见的重金属检测手段，并对其中的ICP-MS重金属检测技术的工作原理、技术优势、具体应用情况等进行总结说明。

2重金属元素常用检测方法

随着现代化仪器的开发与使用，重金属元素的检测结果越来越精确，平行性越来越好，检测时间也越来越短，甚至有些检测手段能够针对一组样品进行多组分金属元素的检测分析。

2.1紫外一可见分光光度法

紫外一可见分光光度法的使用原理是基于不同的金属元素在显色剂的作用下，会在紫外光或者可见光波长区域内出现特定波段的吸收峰，而对应吸收峰峰面积与待测样品中金属元素的浓度呈正比关系。因此，利用内标法或者外标法，可以实现样品中重金属元素的检测。由于紫外一可见光分光光度计法仪器响应值低、定量结果准确性高、仪器操作简单、仪器投资成本低，因此在大量的科研实验室中都有使用。但是其缺点检测中首先要使用显色剂对重金属元素进行显色，同时要使用屏蔽剂对其他重金属进行屏蔽，以防止其他重金属元素影响目标重金属元素的检测结果。

2.2原子吸收光谱法

原子吸收光谱法测量重金属元素的原理是基于基态原子吸收特定波长辐射线的能量后，外层电子从基态跃迁到激发态的过程，该分析方法适用于含有痕量或者微量的重金属元素样品的检测，具有分析速度快、仪器噪音小、信号值稳定、仪器操作简单等特点。根据原子化方式的不同可以分为火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法。

2.3原子熒光光谱法

原子荧光光谱法的原理是检测待测重金属元素在辐射能激发下所能够产生的荧光强度，而荧光强度与待测重金属元素的含量成正比关系。这种检测方法具有基线干扰弱、灵敏度高等特点。

2.4 电感耦合等离子体一原子发射光谱法（ICP-AES）

电感耦合等离子体一原子发射光谱法是采用电感耦合等离子体作为激发光源的原子发射光谱法，根据发生的特征光谱波长以及光谱强度实现对重金属元素的定性与定量检测。使用ICP-AES方法检测食品中的钙、锰、锌、铁、钼、钴、镍等重金属微量元素的研究中，相比于传统的分光光度检测方法相比，ICP-AES能够同时进行这几种重金属元素的同时测量，金属回收率大于96%，相对标准偏差小于2.98%。

3重金属元素检测中ICP-MS技术的应用

3.1工作原理

电感耦合等离子体一质谱法是以电感耦合等离子体为激发光源的质谱分析方法。这种分析方法有机地结合了电感耦合等离子体高温电离特性与双重四级杆质谱仪技术特点，能够实现80多种元素及对应同位素的痕量及超痕量分析。其具体工作原理为：首先对样品进行预处理，将非水相通过酸化消解或微波消解制备成水溶液形态，样品水溶液在雾化为气溶胶后，气溶胶随着惰性气体进入到ICP中在高温等离子体作用下进行蒸发、原子化、电离，离子化的元素进入到真空质谱仪中，通过质量筛选器完成对元素离子的分离。检测结果以谱图的形式表现，通过对谱图的信息进行分析可以得到重金属元素的定性与定量检测。仪器的基本构造如图1所示。

3.2技术特点

与传统的重金属分析检测手段相比，ICP-MS技术元素检出限最低、分析速度快、能够同时进行多种金属元素的定性与定量，同时提供精确的金属同位素信息等。表1列举了火焰原子吸收光谱（FAAS）、石墨原子吸收光谱（GFAAS）、ICP-AES以及ICP-MS四种重金属分析检测技术的对比。

3.3具体应用

ICP-MS检测技术已经在水体环境、半导体、微生物、医药学、石油化工、煤化工、冶金、食品等各个行业得到应用，特别是这些领域中的重金属元素的检测。

梁淑轩等通过优化微波消解的工艺条件，建立了测量湖水沉积物中Cr、Mn、Ni、Co、Cu、Zn、Cd、Sb、Pb 9种重金属元素的检测方法，并用该方法检测了行业标准样品（ESS-1GSBZ50011-88土壤）中的重金属元素，结果表明建立的方法测量结果精确、结果平行性好、相对标准偏差低。

张建等人使用ICP-MS方法检测了饰品中Pb、As、Hg、Cd、Ba、Cr、Ag、Ni等8种元素的含量，并采用建立的方法对食品类型的标准物质GBW 10052（GSW-30）、GBW 10015、GBW 10018进行重复性检测。结果表明，建立的方法具有标准曲线线性度好、精密度高、金属回收率高等特点。

4结语

由于ICP-MS具有的各种分析优势使得其在各类企业和科研院所中都得到了广泛的应用与研究，但是ICP—MS在重金属检测中也存在一些技术缺陷需要相关技术人员不断去改造完善，例如固体样品需要进行消解溶液化处理，在预处理过程中会造成测量结果的偏差;且电离温度过高，导致发生分解、化学反应，影响检测的准确性。