电感耦合等离子体质谱仪对废水进行智能分析

前言电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS) 是一种通用的多元素分析技术，以其高灵敏度和选择性而广泛应用于各个领域。许多依赖高通量方法的环境、食品、制药和材料检测实验室都获益于安捷伦 ICP-MS 仪器的稳定性、可靠性和高性能。实验室寻求进一步提高工作流程的效率并降低对员工的要求，促使他们转向自动化完成手动任务以提高整体工作效率。

由于 ICP-MS 具有高灵敏度，因此 ICP-MS 标准品溶液中的元素浓度通常较低，许多实验室需要每天配制新的标准溶液。制备低浓度标准溶液的过程费时费力，而且需要注意避免人为错误或避免污染标准品。另外，在测试废水、土壤和沉积物等环境样品时，目标元素的浓度有时会意外地超出标准溶液范围。在这些情况下，分析人员必须手动稀释样品以使其处于标准溶液范围内，由此增加了他们的工作量。为帮助实验室减少样品分析周期和每次分析的成本，安捷伦开发出一种专用于安捷伦 ICP-MS（和 ICP-OES）仪器的高级稀释系统 ADS 2[1]。实验室可以将 ADS 2 自动稀释系统用于以下重要任务：

– 由单一标准储备液自动制备多点标准溶液。自动制备标准溶液省去了繁琐的手动步骤，减少了引入人为错误的可能性，并大幅降低了手动操作引起污染的风险

– 按已知（预先指定的）倍数自动稀释样品，无需手动稀释

– 即使在无人值守的夜间运行中，也能够在结果超出标准曲线范围时自动对目标分析物进行智能二次稀释，从而提高分析效率

这些特点减少了分析人员的工作量，同时确保 ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪 自动稀释方法对于样品中目标元素的定量分析实现良好的准确度和精度。ADS 2 对于运行大量不同样品常规分析的实验室特别有用，在这些样品中，分析物的浓度可能存在显著差异。安捷伦 ICP-MS 仪器以其高基质耐受性和先进的碰撞/反应池(CRC) 技术。第四代八极杆反应池系统 (ORS4) CRC 可去除环境样品中可能影响许多受监管痕量元素（如 Cr、As、Se 和 Cd）的多原子干扰。ORS4 为氦 (He) 碰撞模式提供了优化的操作条件，能够通过动能歧视 (KED)（称为 He-KED）去除许多干扰物质。

在本研究中，选择废水样品作为常规环境检测实验室通常分析的代表性样品类型。利用配备 ADS 2 的 Agilent 7900 ICP-MS测定废水中的 31 种元素。

实验部分样品和标样使用两种废水有证标准物质 (CRM)（包括 ERM CA713 (IRMM,Belgium) 和 CWW-TM-C (High Purity Standards, US)）检查方法的准确度。还采用实际废水样品进行了基质加标回收率测试。废水样品由地方政府机构提供。除过滤去除任何未溶解的固体物质外，分析前无需对废水样品进行预处理。利用安捷伦多元素和单元素标准品配制混合储备液，使用ADS 2 进行自动校准。混合储备液中各元素的浓度见表 1。

安捷伦混合内标 (ISTD)（部件号 5183-4681），其中含有 6Li、Sc、Ge、Y、In、Tb 和 Bi 各 10 ppm。通过手动稀释 100 倍来制备 100 ppb 工作溶液，并通过 ICP-MS 的集成高级阀系统(AVS MS)* 和蠕动泵在线进样至 7900 ICP-MS 中。使用窄径管线获得 ISTD 工作溶液的约 15 倍稀释液，有助于尽可能减少样品稀释。

使用含 0.5% HCl (v/v) 的 2% HNO3 (v/v) 溶液制备混合储备液、稀释液、载液和 ISTD 储备液。加入 HCl 以确保溶液中Ag、Sb、Sn、Te 和 Hg 的稳定性。利用含 0.5% HCl 的 3%HNO3 作为冲洗溶液，在不同溶液的分析之间冲洗系统。利用 ADS 2 对标准储备液中表 1 中列出的 31 种元素进行自动校准，所用的稀释倍数为 200 倍、100 倍、40 倍、20 倍、10 倍、4 倍和 2 倍。

仪器所有分析均采用配备由玻璃同心雾化器、石英雾化室和炬管（中心管直径 2.5 mm）组成的标准样品引入系统的 7900ICP-MS。仪器配备镀镍铜采样锥和镍截取锥。图 1 显示了本研究中使用的仪器。通过在 Agilent ICP-MS MassHunter 软件中选择通用等离子体条件，自动设置表 2 中所示的带阴影的参数。还自动优化离子透镜电压，以尽可能提高灵敏度。7900 ICP-MS 操作条件和ADS 2 样品引入参数分别见表 2 和表 3。

配备 ADS 2 的 7900 ICP-MS 为常规实验室提供了重要的优势，包括：

– 由单一或多标准储备液自动制备多级标准溶液，稀释倍数高达 400 倍。可在 20 min 内自动完成校准溶液的制备和分析，从而提高实验室效率

– 如果测得的任何目标分析物的浓度高于标准曲线范围，则对样品进行智能自动二次稀释。稀释样品将自动添加至实时样品列表中，并相应地生成稀释样品的在线分析数据

– 由于基质中含有各种浓度的元素，因此对包含需要不同稀释倍数的分析物的样品进行自动二次稀释

结果与讨论利用 ADS 2 自动制备校准溶液从线性、准确度和仪器检出限 (IDL) 方面评估 ADS 2 自动稀释系统的校准性能。利用配备 ADS 2 的 7900 ICP-MS 自动创建的代表性校准曲线如图 2 所示。曲线涵盖低质量数至高质量数元素 Be、As、Cd 和 Pb。所有分析物在校准范围内均获得了出色的线性，线性相关系数 R ≥ 0.9995。

将所有分析物以 2–200 倍稀释倍数制备标样的计算浓度除以预期浓度，评估 ADS 2 达到的稀释准确度。每个校准水平下的稀释准确度均在 90%–110% 范围内，证明 ADS 2 自动制备校准溶液具有较高的准确度。