ICP與AAS的比較與選擇

20世紀90年代以來，隨著ICP技術的不斷發展，它的優勢越來越突出，大有取代AAS之勢，而ICP—MS的問世，不但具有優于GFAAS的檢出限，而且還能測量同位素，更顯示了其強大的優勢。ICP是否會完全取代AAS，它們各有什么優缺點，下面對ICP—MS（等離子體質譜）、ICP—AES（全譜直讀等離子體光譜）、GFAAS（石墨爐原子吸收）和FlameAAS（火焰原子吸收）4種技術的抗干擾能力、技術指標、操作難度、樣品分析能力及投資運行費用等進行分析和比較。

1 干 擾

1.1  ICP—MS干擾

1.1.1 質譜干擾

質譜干擾（同量異位素干擾）是預知的，如58Ni對58Fe的干擾，可以使用元素校正方程、采用“冷等離子體炬焰屏蔽技術”或“碰撞池技術”降低影響。

1.1.2 基體酸干擾

HCI、HCIO4、H3PO4、H2SO4會引起質譜干擾，可使用“碰撞池技術”、電熱蒸發等予以消除，用HNO3配制試液也可以避免質譜干擾。

1.1.3 基體效應

試液與標準溶液粘度的差別會改變各種溶液產生氣溶膠的效率，可采用基體匹配法及內標法消除。

1.1.4 電離干擾

試樣中含有高濃度的第Ⅰ族和第Ⅱ族元素回產生電離干擾，可采用基體匹配法、稀釋試樣、標準加入法、同位素稀釋法等消除。

1.2  ICP—AES干擾

1.2.1 光譜干擾

ICP—AES的光譜干擾較為嚴重，可使用高分辨率的光譜儀、應用動態背景校正等方法來消除干擾，提高準確度。

1.2.2基體效應

與ICP—MS相同，可采用基體匹配法及內標法消除。

1.2.3 電離干擾

仔細選擇各個元素的分析條件、加入消電離劑或采用標準加入法，都可以減少電離干擾的影響。

1.3 GFAAS干擾

1.3.1 光譜干擾

使用氘燈能消除絕大多數的光譜干擾，而使用Zeeman背景校正則效果更佳。

1.3.2 背景干擾

對不同基體設定不同的灰化條件、采用基體改進劑和使用氘燈、Zeeman扣背景都能得到很好的效果。

1.3.3 基體效應

被測物質在石墨管上不同的殘留會產生基體效應，應用基體改良劑和熱注射能有效地減少基體效應。

1.4 FlameAAS干擾

1.4.1 化學干擾

在高溫火焰中，干擾物與被測元素形成較強的化學鍵，或生成高溫難熔晶體，不易原子化。可加入釋放劑、保護劑、助熔劑、改變火焰性質予以消除。

1.4.2 電離干擾

可選擇合適的火焰種類和火焰溫度以及加入消電離劑等方法消除。

1.4.3 光譜干擾幾乎無

FlameAAS幾乎無光譜干擾。

1.4.4背景干擾

可采用雙波長法、氘燈校正、塞曼效應、自吸收法等消除。

2 技術指標

2.1 檢出限

ICP—MS的檢出限最優，大部分元素為ppt級；GFAAS 次之，檢出限為亞ppb級；ICP—AES一般為1~10 ppb；而FlameAAS的檢出限大部分為10~100 ppb。

2.2 精密度

ICP—MS的精密度（RSD）一般為1%~3%，ICP—AES的精密度為0.3%~2%,GFAAS的精密度最差為1%~5%，而FlameAAS的精密度最優為0.1%~1%。

2.3線性動態范圍

ICP—MS具有高達108的線性動態范圍（LDR）；ICP—AES也有105以上的線性動態范圍；GFAAS最差，僅為102；FlameAAS的線性動態范圍為103。

3 操作難度

ICP—AES的自動化是最成熟的，可以由技術并不熟練的人員來應用已制定的方法進行測定工作。最近幾年，ICP—MS在計算機控制和智能化軟件方面已經有了很大的進步，操作也比較簡便，但它的方法研究非常復雜和費時。GFAAS的分析操作雖然比ICP—MS要容易，但制定方法仍需要相當熟練的技術。FlameAAS的操作則相對比較簡單容易。

另外一個應該考慮的重要因素是，ICP—MS、ICP—AES和GFAAS由于自動化程度較高以及使用安全的惰性氣體，因而可以在無人看管下連續長時間工作，極大的減低了人員的勞動強度并提高了工作效率。

4 樣品分析能力

ICP—MS具有強大的分析測量痕量元素的能力，每個樣品的分析時間小于5 min，在某些情況下只需2 min，就能同時測定所有元素；全譜直讀ICP—AES每個樣品的分析時間為2 min，能一次同時測定數十個元素；GFAAS每個樣品每個元素需3~4 min；FlameAAS每個樣品測定一個元素約需20 s。與AAS技術相比，ICP的工作效率具有明顯的優勢。

ICP—MS一般只能分析固體溶解量為0.2%左右的溶液，FlameAAS為3%以內，而 ICP—AES和GFAAS則有較大的優勢，可分析固體溶解量超過20%的溶液。

5 費用

粗略地估計，儀器的基本投資ICP—MS約為ICP—AES的兩倍，ICP—AES是GFAAS的兩倍，GFAAS為FlameAAS的2~3倍。自動化程度如何以及附件的配置，會使估計有所變化，另外，超痕量分析所必須的超凈實驗室也需要一定的投資。

ICP—MS和ICP—AES的霧化器和炬管的壽命是相同的，但由于ICP—MS的一些部件如分子渦輪泵、取樣錐、截取錐、檢測器等有一定的使用壽命而需要更換，所以它開機工作的費用明顯高于ICP—AES。ICP和GFAAS都需要Ar氣，但GFAAS的用量要少得多，而且GFAAS的消耗品以石墨管為主，所以GFAAS的運行費用要低于ICP—AES，FlameAAS的主要消耗品僅是乙炔等燃氣，故FlameAAS的工作費用最低。

6 選 擇

選擇哪種技術或儀器，應該綜合考慮以下因素：每星期的樣品數量；樣品的類型（地表水、污水、土壤、礦石、金屬等）；需要分析哪些元素及其濃度范圍；是否需要測定同位素；使用哪種前處理方法；可提供試樣的體積；準備購買哪些選購件和附件；有多少購買資金；能提供多少運行經費；分析人員的技術水平如何。并根據各因素對你的重要程度，再作出抉擇。

例如：樣品量非常大，每個樣品需測定5個以上元素，濃度在ppb至亞ppb級，如果經費充裕，則選擇ICP—MS比較合適。

又如：作為一個以分析地表水、海水、工業廢水為主，土壤、底質為輔的環境監測三級站，如果經費許可，則選擇ICP—AES和GFAAS的組合較為適宜。

總而言之，每一種技術都有一定的優點和缺點，更沒有一種技術能完全滿足所有的要求。根據自己的具體情況，綜合考慮各種因素，權衡利弊，每個實驗室必能找到一種適合自己的最佳選擇。