ICPMS測定ppt級含量汞

傳統的汞分析方法因大多采用單獨的分析器和樣品制備流程，因而會影響分析效率。在一定條件下，采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）可以有效消除所有Cl基多原子干擾，能夠測定氯化物百分含量級樣品中的V、Cr和As。在ICP-MS常規分析中，在樣品中加入HCl，改善了許多元素（包括Hg）的化學穩定性，可成功測定ppt級含量的汞。

汞的使用歷史

汞是唯一在常溫下呈液態存在的金屬，其在工業中的應用包括傳統的溫度計和氣壓計、氯氣生產、牙科用汞合金、顏料、電池和照明設備。汞也被用于小型的熒光燈泡的生產中，這種熒光燈泡具有更高的能效，正在逐步取代老式的燈絲型燈泡。

汞分析的挑戰

許多傳統的汞分析方法大都采用單獨的汞分析器和單獨的樣品制備流程，不利于實驗室的總體工作效率和流程。因此若采用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）在一般常規流程中測定汞將非常有益。然而，應用ICP-MS測定汞也存在著一些挑戰：

汞的第一電離能很高（10.44eV），這意味著在等離子體中其電離率只有4%。這將導致其靈敏度很低，因為ICP-MS測定的僅是離子，而非原子。

圖1. 5% HCl介質中多原子干擾在無氣體模式（上圖）和He模式（下圖）時的比較，比例尺度相同。

汞的天然同位素數很多（7個），豐度最高的也不到30%。由于總的元素含量被分配于多個獨立的同位素，因此離子數目（即靈敏度）也就比那些只有一個同位素的元素要低。

汞很容易通過容器壁和樣品引入部件的吸附作用從溶液樣品中損失，導致回收率低、清洗時間延長。汞也很容易揮發，如果采用敞開容器消解樣品就會揮發損失。

需要分析汞的樣品通常采用密閉消解法制備，但能否成功應用ICP-MS測定低含量汞，還取決于以下附加因素：

等離子體必須在盡可能的高溫條件下操作（使CeO+/Ce+比值盡可能低），以使汞原子的電離最大化。

系統必須提供高靈敏度，以彌補汞的低電離度和各個汞同位素的低豐度。

必須采用合適的樣品制備和保存方法，以確保汞的穩定性。

安捷倫7700系列ICP-MS解決了前兩個要求，并將第3個要求最簡化。所有樣品和標準品保存于低含量鹽酸（HCl）中，確保汞被轉化成穩定的氯化物復合物，如在0.1M HCl中，汞在溶液中以[HgCl2]、[HgCl3]-和[HgCl4]2-的近似量存在。

圖2. ppt級Hg的校準曲線，顯示具有個位ppt級檢測限（DL）和BEC（背景相當濃度值）。

保持汞的化學穩定性

在許多ICP-MS方法中，推薦單獨使用硝酸進行樣品制備和保存（尤其將HCl排除在外），以避免Cl離子對V、Cr、Ge、As和Se引起的多原子干擾問題。然而，排除鹽酸也會引起許多元素的穩定性問題， 包括Hg、As、Se、Mo、Tl和Ag等。

即使隨著碰撞/反應池（CRC）ICP-MS的出現，氯化物的存在（無論是樣品中天然存在的還是以HCl形式加入的）仍然是一個主要問題，儀器要使用反應池氣體來去除干擾。氨（NH3）反應氣通常被推薦用于消除ClO和ClOH對V和Cr的干擾,但是NH3對ArCl和CaCl對As的干擾無效，因此當需要測量V、 Cr和As時，需要第2反應氣（如氧氣、氫氣或甲烷）。在這些反應氣體中，沒有一種能適合于所有樣品類型。

現在，隨著7700系列ICP-MS CRC技術的進步，通過八極桿反應池系統 （ORS3） 在簡單、通用的He模式下操作，能夠采用一種簡單的途徑消除所有Cl干擾。

因而，ICP-MS分析中，酸性樣品制備和樣品穩定性可以采用0.5%~1.0% HCl。另外，對于高含量或可變的天然存在Cl的樣品現在可以可靠地測定，不用再進行方法開發和應用反應模式時所要求的多種池氣體。7700?ICP-MS可以對含有HCl的溶液中的Hg進行測定，檢測限為幾個ppt （如圖2所示）。已經測出201?Hg同位素（豐度13.18%），因為它不存在多原子重疊干擾。

小結

ICP-MS提供了一種簡單、通用的He池模式，可以有效消除所有Cl基多原子干擾，能夠測定氯化物百分含量級樣品中的V、Cr和As。因而可在ICP-MS常規分析中在樣品中加入HCl，改善了許多元素（包括Hg）的化學穩定性，使得ICP-MS測定ppt級Hg成為可能，同時在一般多元素ICP-MS分析中也能準確測定其他元素。