化工儀器網
技術文章
使用Agilent 7800 ICP-MS 實現海水的高通量直接分析
閱讀：1132 發布時間：2020-10-28前言：英國環境局 (EA) 是一個非政府部門公共機構，上級機構是英國環境、食品與農村事務部 (DEFRA)。該機構的職責之一是保護并改善英國的自然環境，為人類和野生生物創造更好的家園。類似機構在英國其他權力移交地區履行著同等職能。環境局還負責管理和保護地表水和地下水，包括用于抽取飲用水和水產養殖的水體。這項工作涉及對許多不同的水基質進行分析。
EA 實驗室中面臨的挑戰性的工作之一是測定海水和河口水體中潛在的有毒痕量金屬元素。此分析有助于確保來源于沿海和河口魚貝類水產品的安全。樣品溶液中的總溶解固體 (TDS) 含量高且差異大、基質可產生潛在的質譜干擾，以及在高樣品通量下運行通常仍必須達到較低的檢測限，這些因素共同導致此類分析困難重重。其中一些目標元素 Ni、Cu、Zn、Cd 和 Pb 對應的報告值分別為 0.3、0.2、0.4、0.03 和 0.04 µg/L。
EA Starcross 實驗室中針對這一應用所用的現有方法，采用了懸浮態亞氨基二乙酸酯試劑進行基質消除和分析物預濃縮，然后采用電感耦合等離子體質譜 (ICP-MS) 進行分析。雖然該方法可達到理想的性能，但樣品前處理階段需要使用昂貴的試劑，而且方法耗時費力，還需要由熟練的分析人員進行操作。
為達到簡化分析的目的，EA 對新一代四極桿 ICP-MS 進行了評估。這些儀器能夠有效消除干擾，達到較低的檢測限，并顯著提高對高鹽而多變基質的耐受性。目標在于開發一種穩定而可靠的方法，無需在分析前消除基質、預濃縮或稀釋樣品，即可直接分析海水和河口水樣。方法還必須在提高效率的同時不降低數據質量或分析能力。
實驗部分：儀器分析使用配備標準高基質進樣 (HMI) 系統和可選安捷倫集成樣品引入系統 (ISIS 3) 的 Agilent 7800 ICP-MS。利用 Agilent SPS 4 自動進樣器進樣。這款 ICP-MS 配備標準樣品引入系統，該系統由 Micromist 同心霧化器、石英霧化室和帶 2.5 mm 內徑中心管的石英炬管組成。儀器使用鎳采樣錐（配備鍍鎳銅芯采樣器）。系統還配有用于載氣（霧化器）的安捷倫氬氣加濕器，以防鹽分在霧化器中積聚。在內標 (ISTD) 和載氣/樣品流中，使用 0.76 mm 內徑管線按 1:1 的比例在線加入 ISTD、 Rh 和 Ir。
儀器：運行條件列于表 1 中；根據目標樣品的預期基質濃度對 HMI 設置（陰影行）進行自動調諧。五種目標分析物（Ni、Cu、Zn、Cd 和 Pb）均在氦 (He) 碰撞模式下進行采集。采用簡單的單步調諧方法，He 模式可通過動能歧視 (KED) 可靠地減小或消除所有常見的多原子干擾。
試劑與樣品通過亞氨基二乙酸酯官能化聚合物微珠的絡合 (CETAC) 制得不含痕量元素的海水。然后使用海水配制校準標樣、QC 和基質空白溶液。所有溶液均在英國環境局 Starcross 實驗室配制。ISIS 3 載體溶液為 2% HNO3/0.5% HCl (UpA Merck)。全新 ICP-MS 方法和工作流程在開發全新 ICP-MS 方法的過程中，使用 7800 ICP-MS 對各種海水樣品進行了分析。7800 系統的 HMI 系統使用“氣溶膠稀釋”降低了 ICP-MS 上的基質載量，使海水等高基質樣品可直接進樣。由于樣品通量也是一個重要因素，因此 7800 系統配有 ISIS 3 定量環進樣系統。ISIS 3 將離散樣品或樣品“栓”注入流動的載流中，使樣品運行時間縮短至 1 分鐘左右。 ISIS 3 通過大程度縮短 ICP-MS 儀器每次測量的樣品引入、等離子體以及接口暴露于樣品基質的時間，進一步提高了基質耐受性。系統的基本運行過程如圖 1 所示。
采用 ICP-MS 分析海水樣品時，多種基質型多原子干擾會妨礙多種分析物的測量。例如：44Ca16O 對 60Ni 的干擾、23Na40Ar 對 63Cu 的干擾、95Mo16O 對 111Cd 的干擾。為有效去除這些多原子離子， 7800 系統配備的八極桿反應系統 (ORS4 ) 池針對氦 (He) 碰撞模式的運行進行了優化。He 模式可輕松采用單步調諧方法，并為各種元素提供了可靠而準確的定量結果。除降低方法復雜性以外，使用 He 碰撞模式還可以避免逐個元素及逐個樣品的優化，在使用反應池氣體的四極桿 ICP-MS 方法中通常需要進行這種優化。采用 HMI 設置和 ISIS 3 程序的 7800 系統*由 Agilent ICP-MS MassHunter 軟件控制。 MassHunter 提供了 MassHunter 方法向導，借助這一安捷倫專有的 MassHunter 方法向導可實現簡單一致的自動調諧和自動化方法設置。
結果與討論：檢測的幾種海水基質包括：Quasimeme 實驗室間性能測試樣品（河口和開放海域）；EA 內部分析質量控制 (AQC) 樣品；天然開放海域和河口水樣；以及每種天然樣品的加標樣品。按隨機順序對所有這些不同的樣品基質進行檢測 (n = 4)，不考慮鹽度，并與單個多元素校準集進行對比。在整個運行中，還對空白海水進行隨機重復分析 (n = 40) 以確定方法檢測限 (MDL)。