多接收器电感耦合等离子体质谱方法的开发和应用进展

2021-12-18张璐瑶陈子谷杨学志陆达伟江桂斌

色谱 2021年1期

关键词：分析

张璐瑶, 陈子谷, 杨学志, 陆达伟, 刘倩*, 江桂斌

(1. 中国科学院生态环境研究中心, 环境化学与生态毒理学国家重点实验室, 北京 100085; 2. 中国科学院大学资源与环境学院, 北京 100190)

目前,稳定同位素分析已经广泛应用于地球科学、环境科学等领域,为传统分析技术难以解决的问题提供了一种新手段。热电离质谱(thermal-ionization mass spectrometer, TIMS)、二次离子质谱(secondary ion mass spectroscopy, SIMS)以及多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)等新一代质谱技术的发展,为以金属元素为代表的非传统稳定同位素的高精度分析奠定了基础。其中,MC-ICP-MS已成为非传统稳定同位素分析的主流仪器,它在电感耦合等离子体质谱的基础上,增加了法拉第杯离子检测器和双聚焦质量分析器等核心部件,使其在离子化效率和质量分辨率等方面的性能相较于其他同位素质谱得到较大提升。

稳定同位素分析对分析精度的要求极高(一般要求2SD<0.5‰),而高精度同位素分析对样品基质极为敏感,基质效应能够对分析信号灵敏度、准确度和稳定性产生严重干扰。随着非传统稳定同位素技术的发展,MC-ICP-MS应用的环境体系越来越复杂,因此消除同位素分析中的样品基质效应显得尤为重要,这对MC-ICP-MS样品净化技术提出了更高的要求。目前主流的样品净化方法依赖于柱色谱方法。本文聚焦于近年来MC-ICP-MS在样品净化及仪器应用方面的相关研究进展,并展望了MC-ICP-MS的应用前景。

1 MC-ICP-MS样品前处理技术

消除样品基质效应主要是指干扰离子(多原子和同质异位素)的去除,这一过程主要通过柱色谱法来实现。选择不同元素富集纯化方法的主要依据是离子交换树脂的材料性质,根据不同元素在不同树脂上吸附力不同,选择合适的酸分步洗脱。尽管柱色谱法具有提纯富集目标元素的能力,但同时存在花费高、操作流程复杂、耗时长、耗酸量高等不足。为了解决这些问题,研究人员不断优化各类元素的纯化富集方法。近年来,MC-ICP-MS样品净化技术取得了快速发展[1]。