ICP-MS测定ppt级含量汞

Ed McCurdy 0 2020-05-27

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传统的汞分析方法因大多采用单独的分析器和样品制备流程,因而会影响分析效率.

安捷伦7700系列ICP-MS可成功测定ppt级含量的汞。

传统的汞分析方法因大多采用单独的分析器和样品制备流程，因而会影响分析效率。在一定条件下，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）可以有效消除所有Cl基多原子干扰，能够测定氯化物百分含量级样品中的V、Cr和As。在ICP-MS常规分析中，在样品中加入HCl，改善了许多元素（包括Hg）的化学稳定性，可成功测定ppt级含量的汞。

汞的使用历史

汞是唯一在常温下呈液态存在的金属，其在工业中的应用包括传统的温度计和气压计、氯气生产、牙科用汞合金、颜料、电池和照明设备。汞也被用于小型的荧光灯泡的生产中，这种荧光灯泡具有更高的能效，正在逐步取代老式的灯丝型灯泡。

汞分析的挑战

许多传统的汞分析方法大都采用单独的汞分析器和单独的样品制备流程，不利于实验室的总体工作效率和流程。因此若采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）在一般常规流程中测定汞将非常有益。然而，应用ICP-MS测定汞也存在着一些挑战：

汞的第一电离能很高（10.44eV），这意味着在等离子体中其电离率只有4%。这将导致其灵敏度很低，因为ICP-MS测定的仅是离子，而非原子。

图1. 5% HCl介质中多原子干扰在无气体模式（上图）和He模式（下图）时的比较，比例尺度相同。

汞的天然同位素数很多（7个），丰度最高的也不到30%。由于总的元素含量被分配于多个独立的同位素，因此离子数目（即灵敏度）也就比那些只有一个同位素的元素要低。

汞很容易通过容器壁和样品引入部件的吸附作用从溶液样品中损失，导致回收率低、清洗时间延长。汞也很容易挥发，如果采用敞开容器消解样品就会挥发损失。

需要分析汞的样品通常采用密闭消解法制备，但能否成功应用ICP-MS测定低含量汞，还取决于以下附加因素：

等离子体必须在尽可能的高温条件下操作（使CeO+/Ce+比值尽可能低），以使汞原子的电离最大化。

系统必须提供高灵敏度，以弥补汞的低电离度和各个汞同位素的低丰度。

必须采用合适的样品制备和保存方法，以确保汞的稳定性。

安捷伦7700系列ICP-MS解决了前两个要求，并将第3个要求最简化。所有样品和标准品保存于低含量盐酸（HCl）中，确保汞被转化成稳定的氯化物复合物，如在0.1M HCl中，汞在溶液中以[HgCl2]、[HgCl3]-和[HgCl4]2-的近似量存在。

图2. ppt级Hg的校准曲线，显示具有个位ppt级检测限（DL）和BEC（背景相当浓度值）。

保持汞的化学稳定性

在许多ICP-MS方法中，推荐单独使用硝酸进行样品制备和保存（尤其将HCl排除在外），以避免Cl离子对V、Cr、Ge、As和Se引起的多原子干扰问题。然而，排除盐酸也会引起许多元素的稳定性问题，包括Hg、As、Se、Mo、Tl和Ag等。

即使随着碰撞/反应池（CRC）ICP-MS的出现，氯化物的存在（无论是样品中天然存在的还是以HCl形式加入的）仍然是一个主要问题，仪器要使用反应池气体来去除干扰。氨（NH3）反应气通常被推荐用于消除ClO和ClOH对V和Cr的干扰,但是NH3对ArCl和CaCl对As的干扰无效，因此当需要测量V、 Cr和As时，需要第2反应气（如氧气、氢气或甲烷）。在这些反应气体中，没有一种能适合于所有样品类型。

现在，随着7700系列ICP-MS CRC技术的进步，通过八极杆反应池系统（ORS3）在简单、通用的He模式下操作，能够采用一种简单的途径消除所有Cl干扰。

因而，ICP-MS分析中，酸性样品制备和样品稳定性可以采用0.5%~1.0% HCl。另外，对于高含量或可变的天然存在Cl的样品现在可以可靠地测定，不用再进行方法开发和应用反应模式时所要求的多种池气体。7700?ICP-MS可以对含有HCl的溶液中的Hg进行测定，检测限为几个ppt （如图2所示）。已经测出201?Hg同位素（丰度13.18%），因为它不存在多原子重叠干扰。

小结

ICP-MS提供了一种简单、通用的He池模式，可以有效消除所有Cl基多原子干扰，能够测定氯化物百分含量级样品中的V、Cr和As。因而可在ICP-MS常规分析中在样品中加入HCl，改善了许多元素（包括Hg）的化学稳定性，使得ICP-MS测定ppt级Hg成为可能，同时在一般多元素ICP-MS分析中也能准确测定其他元素。

内容来源：安捷伦科技有限公司

责任编辑：展源

审　　核：何发