AAS与ICP—MS在环境分析中的应用比较

AAS与ICP—MS在环境分析中的应用比较

作者：李婧娴

来源：《现代农业科技》2015年第10期

摘要 从环境监测实际工作情况出发，对AAS与ICP-MS在技术指标、样品分析能力、工作效率及运行成本等方面进行比较，并且针对不同种类的样品（地面水、海水、大气、土壤），给出合理的方法选择方案。

关键词 AAS；ICP-MS；环境分析；应用比较

中图分类号 X822 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）10-0214-02

原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）都是环境监测分析中经常使用的分析方法，二者承担了常规环境监测中几乎所有金属元素的测定任务（ICP-MS还肩负某些非金属元素的测定任务）。现对AAS与ICP-MS进行比较，以选择正确的环境分析方法，在保证结果准确的前提下高效、低耗地完成工作任务。 1 技术指标的比较 1.1 灵敏度和检出限

在灵敏度和检出限方面，ICP-MS的表现无疑是最卓越的，其拥有极低的检出限，大部分为ppt级；FAAS（火焰原子吸收光谱）的灵敏度要差很多，只能适用于高检出限样品的分析，而GFAAS（石墨炉原子吸收光谱）克服了FAAS的这一缺点，灵敏度、检出限几乎可以与ICP-MS相媲美。 1.2 线性范围

AAS（FAAS和GFAAS 2种方法都包括在内）的线性范围比较窄，只有2～3个数量级，而ICP-MS提供了极宽的动态范围，大于7个数量级，甚至可以达到9个[1]。 1.3 精密度

ICP-MS的短期精密度一般为1%～3% RSD，FAAS的精密度最优，基本可以控制在0.1%～2.0%，GFAAS在精密度上的表现最差，控制在5%以内可以算比较好的情况，有时受石墨管寿命等影响甚至逼近10% RSD。 2 样品分析能力的比较

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ICP-MS可以实现多元素同时测定，每个样品分析时间约为2 min，并且能够进行同位素分析，AAS只能进行单元素测定，FAAS每个样品每个元素分析时间仅20 s左右，而GFAAS则需要3～4 min，是耗时最长的分析方法。

对于样品基体的要求，ICP-MS可以适用有机溶剂，但对样品盐度要求严格，不能分析海水样品，另外碱性试液会对仪器造成损害；GFAAS可以进行含盐样品分析，但不适用有机溶剂，FAAS可以适用某些有机溶剂，但非完全不受。 3 干扰因素的比较

ICP-MS由于检测方法是基于离子质量而不是基于光学的，所以干扰很少（例如：Sn的同位素数目最多，也仅有10个），此外，ICP-MS可用于基体中含有机溶剂的情况，可以对基体干扰效应进行校正。AAS主要受化学干扰和电离干扰影响，可以通过加入基体改进剂（如镧，铯）克服。

4 仪器价格和运行成本的比较

在仪器本身的投入方面，ICP-MS 至少是AAS（FAAS与GFAAS一体）的2倍以上，且不包括自动进样器等附件。在日常运行与维护中，FAAS的主要消耗品是乙炔气体，故费用最低；GFAAS与ICP-MS都使用氩气，费用较乙炔气高得多，但GFAAS用量较少，主要消耗品为石墨管，用度中等，ICP-MS耗气量巨大，且部件更换费用高昂，是三者中工作成本最高的。

5 对不同类型样品的分析比较

试验用仪器为AAS[HITACHI Z-5000（FAAS与GFAAS一体），日立公司产品]，ICP-MS（Agilent 7500，安捷司产品）。 5.1 水质样品

5.1.1 地表水、地下水监测。以饮用水源地为例，某水源地例行监测的项目、检出限（环境标准要求达到的检出限）及实际测定值[2-3]如表1所示。可以看出饮用水源地监测项目繁多，目标检出浓度大多极低，因为能够进行超痕量和多元素同时分析的ICP-MS无疑是最佳选择。

5.1.2 废水。通常只监测特定一种或几种目标元素，且含量非超痕量，FAAS即可完全胜任检测工作，使用GFAAS和ICP-MS不仅运行成本高，还需对样品进行稀释，方法繁杂且成本较高。

5.2 海水样品

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前文已提到过，ICP-MS对样品盐度有要求，不能用于海水样品分析，因此AAS是必然选择。

5.3 大气和土壤样品

大气和土壤样品特点基本相同[4-5]，都需要先进行消解前处理再对消解液分析，分析项目类似，数目较多，但较水源地少得多，而且各目标元素含量高低跨度较大，ICP-MS虽然线性范围广，但只因个别元素而配制大跨度工作曲线，或对样品进行逐一稀释，都显得不够经济。由于AAS和ICP-MS分析样品的前处理都可以用微波消解，因此实际工作中，可将项目分流，使用AAS与ICP-MS同时分析，超痕量的由ICP-MS完成，含量较高的由AAS完成，可以更高效地完成工作。 6 结语

每一种技术都有各自的优势和不足，没有一种技术能满足所有要求。在方法的选择上，要以满足检测要求为最基本前提。在此之上，根据工作任务、样品种类等因素，综合考虑经济实力和人员配备情况，选择最合理的分析方法。 7 参考文献

[1] 安捷伦科技有限公司（中国），Agilent 7500 ICP-MS 操作培训[EB/OL]（2013-09-01）[2015-03-25]http：//www.wendangxiazai.com/b-2bf5fe4 82b160b4e767fcfb5-2.html.

[2] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].4版，北京：中国环境科学出版社，2002：324-334.

[3] 环境保护部科技标准司.水质65种元素的测定 电感耦合等离子体质谱法HJ700-2014[S].北京：中国环境科学出版社，2014.

[4] 环境保护部科技标准司.空气和废气 颗粒物中铅等金属元素的测定 电感耦合等离子体质谱法HJ657-2013[S].北京：中国环境科学出版社，2013.

[5] 国家环境保护总局.全国土壤污染状况调查样品分析测试技术规定[S].北京：[出版者不详]，2006：100-105.