ICP-MS技術(shù)及其應(yīng)用

ICP-MS技術(shù)及其應(yīng)用

InductivelyCoupledPlasma-MassSpectrumanditsApplications于水（儀器測(cè)試分析中心環(huán)境室）ICP-MS歷史ICP-MS的概念出現(xiàn)在1970。在分析了所有分析技術(shù)，包括原子熒光光譜（AFS），中子活化分析（INAA），原子吸收光譜（AAS）和X射線熒光分析（XRF)等，得出結(jié)論：原子質(zhì)譜可能是唯一能在周期表中覆蓋元素范圍寬，具有元素特性和靈敏度高的譜技術(shù)。1980年第一篇關(guān)于ICP-MS文章發(fā)表。1983年，PerkinElmer開發(fā)出商業(yè)儀器。WhatisICP-MS？ICP（電感耦合等離子體）：高溫離子源（10000k)。樣品霧化、蒸發(fā)、解離、原子化、電離，最終轉(zhuǎn)化為元素離子。然后通過錐接口和離子傳輸系統(tǒng)，進(jìn)入質(zhì)譜。MS（質(zhì)譜）：如四極桿質(zhì)譜、磁質(zhì)譜和飛行時(shí)間質(zhì)譜等，可以快速掃描分離所有離子，元素質(zhì)量數(shù)從6到250，然后通過雙通道離子檢測(cè)器檢測(cè)，線性范圍可達(dá)9個(gè)量級(jí)（ppt－ppm直接測(cè)定)。ICP-MS=ICP+MSICP-MS=ICP+MS：是一門將ICP高溫電離特性與四極桿質(zhì)譜儀的靈敏快速掃描的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而形成的一種新型的元素和同位素分析技術(shù)。它提供了最低的檢出限、最寬的動(dòng)態(tài)線性范圍，干擾少、精密度高、分析速度快，可進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定以及可提供精確的同位素信息等。ICP-MS的構(gòu)成和工作過程由進(jìn)樣系統(tǒng)、ICP、接口、真空系統(tǒng)、離子透鏡、四極質(zhì)量分析器、檢測(cè)器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。在整套系統(tǒng)中，ICP是作為質(zhì)譜的離子源，通常使用氣動(dòng)霧化器把分析物溶液轉(zhuǎn)化為極細(xì)的氣溶膠霧滴，以氬氣為載氣將樣品帶入等離子體。氬氣穿過等離子體，形成一條中心通道，樣品一般在通道內(nèi)距感應(yīng)線圈10ｍｍ處電離，此處電離溫度為7500-8000Ｋ。由于ICP是在大氣壓力下工作的，而質(zhì)譜儀一般要求真空度達(dá)到10-5mbar以上，因此需要一個(gè)接口將它們聯(lián)結(jié)起來。ICPtorch–generatestheplasma,ionsourceoftheICP-MSQuadrupole–actsasamassfiltertosortionsbym/zDetector–countsindividualionsSampleintroductionsystem–consistsoftheperistalticpump,nebulizer,andspraychamberInterface–linkstheatmosphericpressureICPionsourceandthehighvacuummassspectrometerPlasma（等離子體）等離子體火焰是氣體放電形成，并不是化學(xué)火焰.等離子體是高頻(27MHz)電感偶合線圈所致的振蕩磁場(chǎng)中自由電子形成.能量通過碰撞傳遞給Ar分子，產(chǎn)生近10000k的溫度.樣品氣溶膠進(jìn)入后，產(chǎn)生解離，原子化和電離，轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿?、原子、正離子、負(fù)離子、電子、光子等不同粒子的氣態(tài)混合物，形成特殊的物質(zhì)第四態(tài)--等離子體(plasma)。在每一點(diǎn)處，正離子和負(fù)離子的濃度大體上相等，混合物整體來說是準(zhǔn)中性的。特點(diǎn)：多數(shù)元素可完全電離(>99%)接口：由前后兩個(gè)錐組成，分別叫采樣錐和截取錐，錐孔分別為1mm和0.4mm。由于錐兩面存在壓力差，因而載氣流會(huì)攜帶著離子進(jìn)入真空系統(tǒng)。采樣錐錐孔較大，這是為了減少金屬氧化物的形成；截取錐錐孔較小，以進(jìn)一步減少進(jìn)入真空系統(tǒng)的離子量。錐的材料一般為Ni，因?yàn)镹i具有高熱導(dǎo)性能，而且比較結(jié)實(shí)耐腐蝕，成本也較低。除此之外，還可用Pt。進(jìn)入真空系統(tǒng)的離子有足夠長(zhǎng)的平均自由程，得以被靜電透鏡提取和聚焦。第一級(jí)靜電透鏡(提取電極)被加以負(fù)電壓，這樣它們就能提取正離子，并將它們傳送到下級(jí)透鏡中去，負(fù)離子及中性粒子都將被真空泵抽走。在此系統(tǒng)中還有一個(gè)光子擋板，以防止光子進(jìn)入質(zhì)量分析器。離子通過離子透鏡，進(jìn)入四極桿質(zhì)量分析器，電子倍增管將信號(hào)放大，進(jìn)入多通道分析器(MCA)進(jìn)行分析。檢測(cè)方式有模擬計(jì)數(shù)和脈沖計(jì)數(shù)兩種。ICP-MSSketchICP-MSSketchICP-MS譜圖ICP作為離子源的特性元素電離程度相當(dāng)高，多數(shù)>99%主要形成單電荷離子；樣品常壓引入質(zhì)譜，故換樣很方便。在等離子體內(nèi)，樣品分子電離效率很高，只有極少數(shù)以分子形式存在。最重要的特點(diǎn)是：與樣品結(jié)構(gòu)無關(guān)！幾種光譜的比較原子吸收光譜（FAAS)：物質(zhì)吸收特定波長(zhǎng)的光線，電子從基態(tài)躍遷到較高能級(jí)。依據(jù)光的吸收確定元素的含量。原子發(fā)射光譜（ICP-AES)：高能的ICP光源，使電子激發(fā)到高能態(tài)。電子返回到基態(tài)時(shí)，發(fā)出特定波長(zhǎng)的光子。依據(jù)發(fā)射光強(qiáng)度確定元素的含量。ICP-MS：高能ICP光源，使得電子脫離殼層。元素形成自由電子和帶正電荷離子。通過質(zhì)譜儀直接記錄離子數(shù)確定物質(zhì)濃度。無機(jī)分析技術(shù)比較技術(shù)指標(biāo)GFAASSequentialICP-OESSimultaneousICP-OESICP-MS檢出限pptppbppbppq-ppt線性范圍2-34-64-69干擾元素中等多多少速度慢慢快快可測(cè)元素少多有限多多元素分析NoYesYesYes同時(shí)測(cè)量NoNoYesYes樣品體積μlmlmlμl-ml設(shè)備價(jià)格$$$$$$$運(yùn)行成本$$$$$$$$ICP-MS特點(diǎn)多元素：>70種元素（從Li到U）的微量和痕量分析，檢測(cè)范圍<1ppt至>500ppm(9個(gè)量級(jí)）光譜簡(jiǎn)單每一種元素（In除外），均有一種同位素的譜線不受其他元素的譜線干擾。譜線簡(jiǎn)單

，多元素測(cè)定時(shí)干擾少。有機(jī)相干擾小，可以測(cè)量有機(jī)相中的元素。多元素分析技術(shù)譜線比較發(fā)射光譜質(zhì)譜（同位素）堿金屬 Li302 Cs6451堿土金屬 Mn1733 Ca6626過渡金屬元素 Cr22774 Fe47574

Sr57554ICP-MS特點(diǎn)（1）多元素：>70種元素(從Li到U)的微量和痕量分析，檢測(cè)范圍<1ppt至>500ppm(9個(gè)量級(jí)）光譜簡(jiǎn)單每一種元素(In除外)，均有一種同位素的譜線不受其他元素的譜線干擾。譜線簡(jiǎn)單，多元素測(cè)定時(shí)干擾少。有機(jī)相干擾小，可以測(cè)量有機(jī)相中的元素。(ICP-AES測(cè)定時(shí)，有機(jī)相譜線會(huì)掩蓋元素譜線)ICP-MS特點(diǎn)（2）靈敏度高：樣品量少，試劑用量少。速度快通常的時(shí)間1-2min（含清洗~4min）?？焖侔攵糠治鲆罁?jù)同位素相對(duì)靈敏度測(cè)定含量，絕大多數(shù)元素。同位素測(cè)定穩(wěn)定同位素或放射性同位素。ICP-MS

樣品制備方法（1）

溶液氣溶膠引入仍是ICP-MS最常用的方式。因此，樣品制備成為ICP-MS分析的首要環(huán)節(jié)。(1)直接稀釋法：主要用于血液、尿等生物體液制備，優(yōu)點(diǎn)是試劑空白低、方法簡(jiǎn)單，但稀釋后某些元素的檢出能力變差，樣品與標(biāo)準(zhǔn)溶液的粘度差異可能成為影響方法準(zhǔn)確度的因素。還有，由于血液和尿液中碳及NaCl濃度較高，由此產(chǎn)生40Ar12C、35Cl16O、35Cl16O1H、40Ar35Cl等多原子離子干擾，直接稀釋法不宜測(cè)定V、Cr、As等元素。ICP-MS樣品制備方法（2）(2)干灰化法該方法消耗試劑少、空白值低、稀釋倍數(shù)小，但可使Cd，Pb，Sn，Zn等元素部分損失，As，Hg，Se等全部損失。適量加入Mg，Ca，Al的硝酸鹽作助灰化劑可減少易揮發(fā)組分損失。溶解殘?jiān)鼞?yīng)優(yōu)先選擇硝酸，最終溶液的酸度應(yīng)小于10%，否則易腐蝕采樣錐和截取錐。ICP-MS樣品制備方法（3）(3)濕法消解濃硝酸的強(qiáng)氧化性可迅速破壞大部分有機(jī)物，有時(shí)將硝酸與高氯酸混合使用。鹽酸和硫酸則增加如35Cl16Ｏ、37Cl16Ｏ、40Ａr35Cl、40Ａr37Ｃl、32Ｓ16Ｏ、32Ｓ16Ｏ2、32Ｓ2、33Ｓ16Ｏ、34Ｓ16Ｏ等許多與Ｃl和Ｓ相關(guān)的多原子離子背景峰。硝酸、硝酸-H2O2體系是ICP-MS方法的最理想選擇。ICP-MS樣品制備方法（4）(4)微波消解微波消解技術(shù)在近年來得到越來越廣泛的應(yīng)用，高溫、高壓下，樣品可迅速消解，除了大大減少試劑消耗量以外，還可以使As、B、Hg、Se等易揮發(fā)的元素較好地保留在溶液中。此外，具有快速、高效、簡(jiǎn)便、空白低的特點(diǎn)。微波消解系統(tǒng)進(jìn)樣方式(1)(1)流動(dòng)注射將樣品注入連續(xù)的載流中引入ICP焰，優(yōu)點(diǎn)是采樣效率高，樣品消耗少，記憶效應(yīng)低，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等。主要缺點(diǎn)是信號(hào)持續(xù)時(shí)間短。(2)電熱蒸發(fā)ETV與ICP-MS聯(lián)用的優(yōu)點(diǎn)是樣品傳輸效率高，樣品消耗量低，可直接分析固體樣品，減少了進(jìn)入ICP焰水蒸氣量，與O和H相關(guān)的多原子離子的干擾得到有效的抑制。缺點(diǎn)是分析時(shí)間長(zhǎng)，精密度不高。進(jìn)樣方式(2)(3)氫化物發(fā)生在還原的氣氛中As，Bi，Ge，Pb，Sb，Se，Te等元素可形成氫化物，Hg2+可還原成氣態(tài)Hg形式，然后引入ICP焰。該方法可使這些元素的檢出限降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，成為生物樣品中測(cè)定此類元素的首選方法。不同元素的氫化物發(fā)生條件差異較大，因而缺少多元素氫化物法同時(shí)測(cè)定的報(bào)道。(4)固體直接進(jìn)樣除了ETV可直接分析固體樣外，研究較多的是懸浮液進(jìn)樣。樣品的粒度、懸浮液濃度、試樣提升率、標(biāo)準(zhǔn)與樣品的一致性等因素對(duì)分析結(jié)果影響較大。該方法簡(jiǎn)化了樣品制備，潛在的沾污減少，無易揮發(fā)元素的損失。質(zhì)譜的干擾與校正一般可分為譜干擾和非譜干擾兩類。譜干擾是指待測(cè)元素的離子與其它離子或多原子離子的質(zhì)譜峰之間的相互重疊，這種干擾對(duì)于低分辨率的四極桿質(zhì)譜儀來說，是需要認(rèn)真判別的。非譜干擾是指較高濃度的基體元素或溶液的介質(zhì)對(duì)樣品氣溶膠在產(chǎn)生、傳輸以及待測(cè)離子的電離、提取和聚焦等過程產(chǎn)生的影響。譜干擾及其校正（1）譜干擾除了來自同質(zhì)異序素、第二電離能低的元素的雙電荷離子外，主要來自等離子體的工作氣體(Ar)、樣品基體(O，H，C，P，S，Cl，Na等)和工作環(huán)境中的空氣以及處理樣品所用試劑中各種元素組合而產(chǎn)生的多原子離子干擾。對(duì)生物樣品分析而言，通過同位素選擇或數(shù)學(xué)校正方法可基本消除同質(zhì)異序素的干擾，選擇適當(dāng)?shù)膬x器工作參數(shù)往往可將雙電荷離子及某些氧化物、氫氧化物離子的干擾降低到可以接受的水平。同質(zhì)異序素元素AMU豐度（％）V500.25Ti505.4Cr504.35Zr962.8Mo9616.68Ru965.52Ba13871.7La1380.09Ce1380.25多原子離子干擾m/z受干擾元素N2+28SiNO+30SiO2+32S34SAr+40CaArO56FeAr2+80Se78Se76Se譜干擾及其校正（1）譜干擾除了來自同質(zhì)異序素、第二電離能低的元素的雙電荷離子外，主要來自等離子體的工作氣體(Ar)、樣品基體(O，H，C，P，S，Cl，Na等)和工作環(huán)境中的空氣，以及處理樣品所用試劑中各種元素組合而產(chǎn)生的多原子離子干擾。對(duì)生物樣品分析而言，通過同位素選擇或數(shù)學(xué)校正方法可基本消除同質(zhì)異序素的干擾，選擇適當(dāng)?shù)膬x器工作參數(shù)往往可將雙電荷離子及某些氧化物、氫氧化物離子的干擾降低到可以接受的水平。譜干擾及其校正（2）多原子離子會(huì)對(duì)某些生物重要元素的測(cè)定產(chǎn)生干擾：例如12C16O2→44Ca、38Ar1H→39Ｋ、40Ar2→80Se、40Ar37Cl→77Se、40Ar35Cl→75As、40Ar16O→56Fe、40Ar12C→52Cr、35Cl16O1H→52Cr、35Cl16O→51V、12C15Ｎ或13C14Ｎ→27Al等。消除或降低譜干擾方法（1）選擇干擾小的同位素如用137Ba代替138Ba。(通常奇數(shù)的質(zhì)量數(shù)比偶數(shù)的質(zhì)量數(shù)干擾小)優(yōu)化儀器參數(shù)降低氧化物和雙離子份額。選用ShieldTorch減少具有較高電離能的多聚合離子。減少ArO對(duì)Fe和ArH對(duì)Ca和K的干擾。采用碰撞反應(yīng)池技術(shù)優(yōu)化參數(shù)(1)減少“基體”干擾降低進(jìn)樣速度減少水的量冷卻霧化室解析延長(zhǎng)樣品停留時(shí)間增加樣品深度采用口徑較大的torch。增加電離能增加RF功率減少樣品量或稀釋樣品優(yōu)化參數(shù)提高RF功率：提高等離子體溫度，提高復(fù)雜基體的分解能力，提高離子化效率。降低樣品引入速度：減少進(jìn)樣量，降低基體效應(yīng)，減少氧化物的形成，提高離子化效率。降低載氣流速：使得樣品通過等離子體的速度減慢，增加離子化的時(shí)間，使得樣品有足夠的時(shí)間離子化。同時(shí)因?yàn)檩d氣減少，可以降低氧化物及雙電荷離子形成機(jī)會(huì)。但是，載氣過低，會(huì)降低靈敏度，故需優(yōu)化。提高樣品深度：增加等離子體到采樣錐之間的距離，提高離子化效率。樣品量過大，導(dǎo)致離子擴(kuò)散，使得進(jìn)入質(zhì)譜的離子數(shù)量減少，降低靈敏度。消除或降低譜干擾方法（2)分離法有沉淀、溶劑萃、離子交換、流動(dòng)注射在線分離和色譜法。沉淀和溶劑萃取操作煩瑣，周期長(zhǎng)，還可能通過大量的試劑造成沾污，應(yīng)用較少。近年來采用流動(dòng)注射和色譜法在線分離的報(bào)道較多，不僅可將干擾物分離掉，有時(shí)還可將待測(cè)元素得到富集，在線操作引起潛在沾污因素少。改進(jìn)進(jìn)樣方式通過冷凝去溶、電熱蒸發(fā)、氫化物發(fā)生，去除或減少進(jìn)入ICP焰的水分，進(jìn)而消除或抑制與Ｏ，Ｈ有關(guān)的多原子離子干擾。消除或降低譜干擾方法(3)混合氣等離子體法通常采用N2、He、Xe、CHF3、CH4等氣體以改善ICP-MS的分析性能。如載氣加入1%的N2可使40Ar35Cl對(duì)75As和35Cl16O對(duì)51Ｖ的影響明顯減弱。加入5%N2，可降低ArO、Ar2、ClO、ArCl等背景信號(hào)?；瘜W(xué)添加劑樣品溶液加入某種試劑可改變ICP焰的化學(xué)性質(zhì)，達(dá)到增強(qiáng)某些元素的信號(hào)或阻礙多原子離子的形成的目的。如加入10%的異丙醇，ArCl、ArO、ClO等干擾減弱，As和Se信號(hào)增強(qiáng)。在樣品溶液中加入8%三乙醇胺使Ｈｇ的質(zhì)譜信號(hào)增強(qiáng)了約10倍。消除或降低譜干擾方法(4)數(shù)學(xué)校正法常用的方法有多元線性回歸和主成分分析校正。如204Hg對(duì)204Pb，75ArCl對(duì)75As，88Sr++對(duì)44Ca。高性能質(zhì)譜儀高分辨率質(zhì)譜儀具有磁扇場(chǎng)和電扇場(chǎng)結(jié)合的雙聚焦系統(tǒng)，又稱為雙聚焦質(zhì)譜儀。這種儀器的背景值極低，一般為~1cps，大部分元素的檢出限在0.01~10ng/L之間。最新的研究表明，低分辨的四極桿質(zhì)譜儀在接口與四極桿之間加裝一個(gè)碰撞室，可有效地除去與Ar相關(guān)的多原子離子干擾。這是四極桿ICP-MS技術(shù)的重大突破。非譜干擾及其校正采樣錐孔徑很小(~1ｍｍ)，高溫下溶液的鹽分可能在錐口沉積，改變離子提取的外界條件，使分析信號(hào)的強(qiáng)度降低。因此，一般將樣品中鹽量控制在0.1%以下。高濃度的基體元素的傳輸和聚焦過程會(huì)對(duì)分析的質(zhì)譜信號(hào)產(chǎn)生抑制或增強(qiáng)效應(yīng)，現(xiàn)在普遍認(rèn)為是由空間電荷效應(yīng)引起的。選擇適當(dāng)?shù)膬?nèi)標(biāo)元素可較好地校正基體效應(yīng)。同位素稀釋方法，可有效地消除樣品處理過程的損失和檢測(cè)中的基體效應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)加入法也是有效方法，但樣品數(shù)量較多時(shí)將明顯增加工作量。我院7500CICP-MS特點(diǎn)我院Agilent7500C特點(diǎn)蠕動(dòng)泵距離霧化器很近，減少了樣品的死體積，加快了樣品的吸入。帶有最先進(jìn)的八極桿碰撞/反應(yīng)池（ORS）系統(tǒng)，減少了Ar形成的多原子離子對(duì)Fe、As、Se、Cr等的測(cè)定干擾，故可直接測(cè)定海水等復(fù)雜環(huán)境樣品，以及尿液、組織等臨床樣品中ppt水平的關(guān)鍵元素。采用27.12MHz的ICP發(fā)生器，結(jié)合2.5mm中心管的炬管設(shè)計(jì)，使得ICP中心通道溫度較高，從而使樣品得到更好的解離，且機(jī)體干擾比常規(guī)設(shè)計(jì)儀器降低10倍，提高靈敏度。錐孔直徑0.4mm，為所有儀器最小，提高了真空度，減少清洗維護(hù)次數(shù)。碰撞反應(yīng)池技術(shù)OctopoleReactionSystem(ORS):包含在不銹鋼腔室內(nèi)的八極桿離子引導(dǎo)系統(tǒng)。樣品離子進(jìn)入反應(yīng)池，與H2或He發(fā)射反應(yīng)，減少離子分子干擾。此外，離子分子具有較大的截面積，與介質(zhì)分子碰撞幾率大，能量損失后不可能進(jìn)入檢測(cè)器，從而降低干擾。反應(yīng)池如何消除干擾離子－分子反應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移Ar+＋H2H2++Ar(

38、40Ca干擾)原子提取Ar+＋H2

ArH++H(

38、40Ca干擾)

Ar2+＋H2Ar2H++H(

78Se、80Se干擾)

ArO+＋H2products

(

56Fe干擾)碰撞分離ArO+＋HeAr＋O+＋HeNaAr+＋HeAr+Na++He(可測(cè)63Cu)能量損失反應(yīng)池如何消除干擾（續(xù)）CaOonFe(56)H2，100ppmCa=>0.5ppbFeArClonAs(75)H2，1000ppmCl=>0.007ppbAsAnalyte

Mass

Interferent

ReactantGas

P,S 31,32 O2

Xe,H2+HeCa 40 Ar H2Cr 52 ArC H2Fe 54 ArN H2Fe 56 ArO H2As 75 ArCl H2Se 76,78,80 Ar2 H2K39ArH

H27500C減少ICP-MS干擾的方法優(yōu)化系統(tǒng)和運(yùn)行參數(shù)27MHz射頻發(fā)射器，提高效率。冷卻霧化器（1-2℃）。能夠優(yōu)化樣品深度和火焰中心炬低流量霧化器氧化物的干擾<0.3-0.5%使用ShieldTorch系統(tǒng)使用碰撞池系統(tǒng)海水分析難，為什么？許多元素含量很低（sub－ppb）大量的溶解固體（19500ppmCl，10770ppmNa，1290ppmMg，905ppmS，412ppmCa，380ppmK，67ppmBr，28ppmC，8ppmSr)有許多的光譜和非光譜干擾物7500c可消除的干擾測(cè)量元素（AMU)干擾因素Si(28)N2，COK(39)ArHCa(40)ArV(51)ClO，ArCCr(52)ArC，ClOHMn(55)ClO，KOFe(56)ArO，CaOCo(59)ArNa，CaOHCu(63)ArNaZn(66)ArMgAs(75)ArClSe(78)ArAr，Br可消除類似海水、生物樣品這樣的復(fù)雜介質(zhì)中元素的相互干擾?？蓹z測(cè)海水中0.1-0.2ppb的Cr，As，Se，Mn，Ni，Cu，Zn，F(xiàn)e?？蓹z測(cè)水中0.2-0.5ppb的Si。7500C系統(tǒng)OSR的探測(cè)下限探測(cè)下限（ppt)元素質(zhì)量NoReactionGasReactionGasGasusedLi70.120.44H2Be90.210.24H2Al170.530.54H2Mg240.270.25H2K391.319H2Ca403.513H2V511.00.17HeCr520.830.44H2Mn550.400.90H2Fe562.93.7H2Co595.00.18HeNi605.211H2Cu631.32.0H2Cu656.33.4H2Zn662.70.58HeZn6811.01.6He探測(cè)下限（ppt)元素質(zhì)量NoReactionGasReactionGasGasusedAs752715H2Se78NA8.4H2Se80NA19H2Se824120H2Rb851.50.72H2Sr880.130.15H2Ag1072.91.3HeCd1140.50.2H2Cs1332.51.1H2Ba1370.470.76H2Ba138Na0.1H2Tl2050.320.05HePb2080.410.18H2Bi2090.350.09H2Th2320.530.12H2U2380.40.06H2半定量分析對(duì)未知樣品中所有元素進(jìn)行快速測(cè)量定量分析之前的篩選方法：了解元素的濃度范圍幫助選擇內(nèi)標(biāo)。不需要外標(biāo)。依據(jù)所有元素的質(zhì)譜響應(yīng)確定含量，測(cè)量誤差低于30%。ICP-MS應(yīng)用環(huán)境分析：土壤，空氣，水半導(dǎo)體中痕量金屬污染核科學(xué)：同位素分析臨床檢驗(yàn)：生物介質(zhì)中微量元素分析藥學(xué)：質(zhì)量控制地球科學(xué)：同位素比值，微量元素構(gòu)成分析法醫(yī)：微量元素分析醫(yī)學(xué)研究：測(cè)定食品與衛(wèi)生領(lǐng)域。……ICP-MS臨床檢驗(yàn)中應(yīng)用許多微量元素在生物體中的存量很低，卻對(duì)生物代謝起極其重要作用。Zn，Cu，F(xiàn)e，Mn，Mo，Si，V等是公認(rèn)的人體必需的微量元素，它們主要通過形成結(jié)合蛋白、酶、激素和維生素起作用;As，Cd，Hg，Pb，Tl等則是公認(rèn)的人體有害元素。研究微量元素與人體健康關(guān)系，可以預(yù)報(bào)和診斷某些疾病，補(bǔ)充某些微量元素以達(dá)到增強(qiáng)體質(zhì)或治療某些疾病的目的等，都已成為重要研究領(lǐng)域。頭發(fā)、血清、尿中微量元素測(cè)定。其他生物樣品(腫瘤組織、正常組織)服用含Au和Pt藥物的病人藥物代謝研究。應(yīng)用舉例元素正常人血清(ppm)[[i]]兒童全血正常人血清（ppm）[i]肺癌患者Li9.0±0.9ppb

Mg30.8±1.2

114.1±52.1268.29±35.26Al0.310±0.009

P224±4.5

Ca119±12

127.4±27.9985.15±23.3Fe2.20±0.1447.23±714.00±3.355.54±2.59Co2.4±0.5ppb

Ni28.5±2.9ppb

Cu1.25±0.050.82±0.160.77±0.221.02±0.2Zn1.65±0.174.65±1.201.83±1.440.74±0.18Mo13.5±1.4ppb

Sr41.0±0.8ppb

I9.50±1ppb

Ba0.105±0.01

Pb21.5±2ppb

Cu/Zn0.758

0.180.421.40ICP-MS測(cè)量同位素比值同位素比值測(cè)定地球化學(xué)調(diào)查、環(huán)境研究、核工業(yè)領(lǐng)域，測(cè)量元素的同位素比可調(diào)查環(huán)境污染來源，研究礦床成因，測(cè)量地質(zhì)體的年代等。微量元素對(duì)人體健康醫(yī)學(xué)的研究已經(jīng)逐漸深入到細(xì)胞和分子水平，目前尚缺乏有關(guān)微量元素代謝過程的詳細(xì)資料，早期采用放射性同位素研究微量元素的代謝過程的實(shí)驗(yàn)是在動(dòng)物體上進(jìn)行的。現(xiàn)代的研究表明，穩(wěn)定同位素示蹤即使對(duì)嬰兒和孕婦也是安全的。應(yīng)用舉例核工業(yè)中235U/238U比值測(cè)定鉛同位素比值測(cè)定187Os地質(zhì)年代學(xué)穩(wěn)定同位素示蹤Pb同位素比值測(cè)定利用鉛同位素208Pb/206Pb、207Pb/206Pb比值判斷中藥的不同產(chǎn)地，如丹參、枸杞子等。測(cè)量空氣中鉛同位素比值，同時(shí)測(cè)定血液中Pb同位素比值，判斷體內(nèi)鉛污染來自空氣還是來自飲食。穩(wěn)定同位素示蹤研究主要集中在Fe，Cu，Zn，Pb，Se，Cr等。穩(wěn)定同位素示蹤即使對(duì)嬰兒和孕婦也是安全的。

58Fe/57Fe比值用于飲食鐵的利用效率、新陳代謝研究鐵的4個(gè)天然同位素54Fe、56Fe、57Fe和58Fe分別受到多原子離子40Ar14N、40Ar16Ｏ、40Ar16O1H和40Ar18O的干擾，以40Ar16O最為嚴(yán)重。7500c可利用H2模式，消除氬氣的干擾。74Se/77Se比值用于硒的新陳代謝研究。87Rb/85Rb比值用于代謝能力的測(cè)試。70Zn、68Zn、67Zn示蹤進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)學(xué)的研究。ICP-MS測(cè)定元素形態(tài)元素的不同形態(tài)具有不同的毒性特點(diǎn)、化學(xué)特性和生理功能。定性和定量地分析元素的不同化學(xué)形態(tài)，是當(dāng)前環(huán)境科學(xué)和生命科學(xué)等學(xué)科對(duì)分析化學(xué)提出的挑戰(zhàn)性課題將LC，GC與ICP-MS連用，不僅可以分離基體并進(jìn)行形態(tài)分析，而且具有高靈敏度，是極為理想的在線快速多元素探測(cè)手段。研究集中在As，Sn，Pb，Hg和Cr等元素應(yīng)用舉例砷的化合物廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，包括除草劑、殺蟲劑、木材防護(hù)和玻璃添加劑等方面。As的常見化合物有As(III)，As(V)，一甲基砷酸(MMA)、二甲基砷酸(DMA)、三甲基砷酸(TMA)、砷甜菜堿(AB)和砷膽堿(AC)。其中As(III)，As(V)的毒性最大，是DMA和MMA的400倍，而DMA和MMA的毒性又是AB和AC的1000倍，而AB和AC基本無毒。在動(dòng)物體內(nèi)，無機(jī)As的生物甲基化作用被認(rèn)為是一個(gè)解毒過程。就分析低含量（ppb）As化合物的形態(tài)來講，目前最理想的方法應(yīng)屬HPLC與ICP-MS聯(lián)用。鉛的有機(jī)化合物特別是烷基鉛化物，如四甲基鉛和四乙基鉛，用作燃料的阻燃劑。煤燃燒以及生物、非生物的甲基化過程都有可能產(chǎn)生有機(jī)鉛化合物，有機(jī)鉛化合物的毒性大于無機(jī)鉛。應(yīng)用舉例錫的化合物廣泛用于聚合物中的穩(wěn)定劑、催化劑、木材防護(hù)、殺蟲劑和船底的防護(hù)油漆。錫的化合物主要是烷基取代物，有機(jī)錫的取代基越多毒性越大，毒性隨它的烷基取代基、苯基、丙基、甲基和乙基依次增強(qiáng)。LC-ICP-MSforSpeciationDeterminationofOrgano-SnCompounds汞的化合物來源于氯堿工廠、油漆產(chǎn)品和藥品，生物和非生物的甲基化過程也可把無機(jī)汞轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)汞。在元素汞、甲基汞、乙基汞和苯基汞中，甲基汞毒性最大。Hg是人體必須監(jiān)控的有毒元素，主要以甲基汞、Hg（II）與乙基汞形式存在。WHO規(guī)定了人體中總Hg的限量(<5ppb)，還規(guī)定了甲基汞最高含量(<3.3ppb)?；瘜W(xué)形態(tài)的分離是形態(tài)分析的關(guān)鍵步驟。有效方法是采用低流速的高效霧化器(直接注入霧化器，微量超聲霧化器，高效霧化器，熱噴霧霧化器等)與低流速的分離技術(shù)(如氣相色譜(GC)、高效液相色譜(HPLC)、離子色譜(IC)等)結(jié)合使用。法醫(yī)鑒定中毒案件中物證的快速分析ICP-MS的半定量方法，可獲得所有元素的濃度范圍，且誤差小于30%，可作為中毒案件快速分析的手段。毒品來源分析植物內(nèi)部所含的元素，尤其是金屬元素與其原生長(zhǎng)地的氣候、土壤等密切相關(guān)，可通過分析植物的元素含量，研究毒品與生長(zhǎng)地的相關(guān)性，可進(jìn)行毒品的溯源判別。這對(duì)于打擊販毒有重要意義。發(fā)展方向ICP-MS從二十