ICP-MS 快速、准确地分析水中的 28 种元素

Agilent 7850 ICP-MS 凭借出色的多原子及双电荷干扰控制能力，可在各种水样分析中实现长期准确度和重现性

前言：国际标准方法 ISO 17294 概述了使用 ICP-MS 对水样中元素的分析[1, 2]。第 1 部分(2004) 提供了使用 ICP-MS 技术的一般指导。第 2 部分 (2016) 则介绍了饮用水、地表水、地下水和废水等样品中痕量与常量元素的测定。ISO 17294-2:2016 规定的60 多种元素清单中包括许多新型污染物（例如稀土元素 (REEs)）。REEs 被越来越多地应用于新的工业生产过程和产品中，引起了人们对其在环境中的分布和转归的关注。REE 污染的潜在来源包括采矿活动、炼油、电子器件的废弃处理、运输、农业和医疗废物造成的污染。因此，地表水、地下水和其他环境样品中 REEs 的含量可能会升高。

REEs 的第二电离势较低，意味着它们在等离子体中形成双电荷 (M2+) 离子相对较容易。在四极杆 ICP-MS 中，离子根据其质荷比 (m/z) 得到分离，因此 REE2+ 离子出现在其真实质量数的一半处，可造成与 As 和 Se 的谱图重叠[3]。除了开发方法以满足新的法规要求并确保不同类型样品的数据质量外，环境检测实验室还面临着管理样品检测工作流程的挑战。商业实验室通常每天分析数百个样品的各种潜在污染物，因此保持高水平的分析效率和数据质量对于实验室的成功至关重要。实验室可以从缩短分析工作流程关键步骤（制备校准标样和样品、开发方法、执行日常检查、查看数据和报告结果）所需的时间中获益。

Agilent 7850 ICP-MS 符合这些要求，通过易于使用的标准化方法，为各种环境样品中的常量和痕量分析物提供快速、准确且可重现的结果。7850 的八极杆碰撞反应池系统(ORS4) 池技术采用优化的氦气 (He) 碰撞模式，可去除常规应用中影响许多分析物的多原子离子干扰。ICP-MS MassHunter 仪器控制软件包括一个易于使用的自动化方法向导，该向导可对校正双电荷离子干扰所需的采集和数据分析参数进行设置。M2+ 校正可确保未知样品（甚至是含有 REEs 的样品）的成功分析，而无需使用反应性池气体消除 M2+ 重叠，从而简化方法并提高分析效率。在本研究中，我们根据 ISO 17294-2，使用 7850 ICP-MS 对各种天然水、矿泉水和自来水样品中的 28 种元素进行了分析。向两种天然水有证标准物质 (CRMs) 中加标 REEs，以评估ICP-MS MassHunter 的 M2+ 校正功能，从而实现 As 和 Se 的准确分析。

实验部分仪器本分析使用配备标准超高基质进样 (UHMI) 系统和 ORS4 碰撞反应池的 Agilent 7850 ICP-MS。使用 Agilent SPS 4 自动进样器进行自动化进样。使用标准 MicroMist 雾化器、Scott 型雾化室和带有内径 2.5 mm 中心管的一体式石英炬管。接口由镀镍的铜采样锥和镍截取锥组成。ORS4 使用小体积池和八极杆离子导杆，可在 He 碰撞模式下实现出色性能。ORS4 He 模式可减少所有多原子离子的传输，从而尽可能减少常见基质型多原子干扰物质导致的误差。还可以使用增强型 He 模式处理高强度背景干扰物的重叠，例如m/z 78 处 Ar2 对 Se 的干扰，N2 对 28Si 的干扰，以及 NO/NOH对 31P 的干扰，而无需使用可能有害的反应性池气体，例如O2、H2 或 NH3[4]。避免使用反应性池气体不仅简化了操作，而且还可确保池内不会形成新的分子干扰，提高了数据质量，对多元素方法和未知样品基质而言更是如此。在本研究中，大多数元素在 He 模式下测定，而 Se 在增强型He 模式下测定。为获得出色检测限，Li、Be 和 B 在无气体模式下测定。如果分析速度比实现低检测限的优先级更高，那么这些元素也可以在 He 模式下成功测定。如需快速轻松地创建分析方法，分析人员可以使用 ICP-MSMassHunter 方法向导。方法向导通过一系列问题引导用户选择分析物和内标元素（通常使用预定义列表）。对于本应用，我们选择了“通用”的预设方法，其中包括了稳定的等离子体条件（低 CeO+/Ce+ 比）。在方法向导中选择“M2+ 校正”，将自动设置校正所需的所有参数，设置快捷且易于使用。参数包括将测定的质量、峰分离度（窄峰模式）和校正公式。在此方法中，将 M2+ 校正应用于 As 和 Se 的测定，以校正 REE2+ 离子的影响。表 1 阴影行中的参数由预设方法预定义，透镜电压自动调谐。

标样和样品前处理利用含 1% HNO3 和 0.5% HCl 的酸基质配制校准标样和样品。HCl 的加入可确保元素（例如 Hg、Ag、Sn、Sb 和 Mo）的长期稳定性。大多数元素的校准标样由安捷伦环境校准标样（部件号 5183-4688）多元素储备溶液配制而成。Li、B 和 Hg (KantoChemicals, Japan) 以及 P (SPEX CertiPrep, Metuchen, NJ,USA) 采用单元素标准品。在以下浓度范围内制备了包括校准空白在内的 6 点校准溶液：痕量元素为 0.1–100 ppb；Na、Mg、K、Ca 和 Fe 为 10–10000 ppb；P 为 1–1000 ppb；Hg为 0.01–2 ppb。将稀释剂（含 1% HNO3 和 0.5% HCl）用作连续校准空白(CCB) 样品。将中等浓度校准标样用作质量控制 (QC) 样品，其中含 50 ppb 痕量元素、5000 ppb 矿物元素、500 ppb P 和1 ppb Hg。在整个样品序列中定期重复进行 CCB 和 QC 检查。使用标准内标 (ISTD) 混合接头自动添加含有 1 ppm Sc、Ge、Rh、In、Ir 和 Bi 的 ISTD 溶液。由于使用不同内径的泵管，ISTD 流速大约为样品流速的 1/15。

分析中使用的 CRMs 是 NIST 1640a 天然水 (NIST, GaithersburgMD) 和用于痕量金属和其他成分的 SLRS-6 河水 CRM（加拿大国家研究委员会，加拿大渥太华）。对每种 CRM 均进行不稀释和 2 倍稀释处理。按照 ISO 17294-2 方法进行加标回收率测试。通过加标两种2 倍稀释的 CRMs（其中含 10 ppb 痕量元素、1000 ppb 矿物元素、100 ppb P 和 0.2 ppb Hg）制备基质加标样品。为测试ICP-MS MassHunter 中的 M2+ 校正功能，向未经稀释的 SRM1640a 样品中加标 100 ppb Nd 和 Sm，以及 10 ppb Gd 和 Dy。本研究还对两个品牌的瓶装水（样品 A 和 B）和自来水（样品 C）进行了分析。对样品进行重复分析，每隔 10 个样品定期插入 QC 和 CCB 标准品。

结果与讨论方法检测限使用表 1 中列出的 7850 ICP-MS 采集参数对所有分析物进行测定。根据空白的 10 次测量结果，计算得到 3σ 方法检测限 (MDLs) 和 10σ 定量限 (LOQs)（表 2）。获得的关键痕量分析物的 LOQs 明显低于 ISO 17294-2 的规定值，证实了 7850ICP-MS 的高灵敏度，以及对多原子重叠的良好控制。