不同重金属元素检测方法检出限及优缺点比较

ICP-AES与ICP-MS、AAS方法的比较ICP-AES的流行使很多实验室面临着再增购一台ICP-AES，还是停留在原来使用AAS上的抉择。现在一个新技术ICP-MS又出现了，虽然价格较高，但ICP-MS具有ICP-AES的优点及比石墨炉原子吸收（GF-AAS）更低的检出限的优势。因此，如何根据分析任务来判断其适用性呢？ICP-MS是一个以质谱仪作为检测器的等离子体，ICP-AES和ICP-MS的进样部分及等离子体是极其相似的。ICP-AES测量的是光学光谱（120nm～800nm），ICP-MS测量的是离子质谱，提供在3～250amu范围内每一个原子质量单位（amu）的信息。还可测量同位素测定。尤其是其检出限给人极深刻的印象，其溶液的检出限大部份为ppt级，石墨炉AAS的检出限为亚ppb级，ICP-AES大部份元素的检出限为1～10ppb，一些元素也可得到亚ppb级的检出限。但由于ICP-MS的耐盐量较差，ICP-MS的检出限实际上会变差多达50倍，一些轻元素（如S、Ca、Fe、K、Se）在ICP-MS中有严重的干扰，其实际检出限也很差。下表列出这几种方法的检出限的比较：表3·ICP-MS、ICP-AES与AAS方法检出限的比较（g/L）这几种分析技术的分析性能可以从下面几个方面进行比较：容易使用程度在日常工作中，从自动化来讲，ICP-AES是最成熟的，可由技术不熟练的人员来应用ICP-AES专家制定的方法进行工作。ICP-MS的操作直到现在仍较为复杂，尽管近年来在计算机控制和智能化软件方面有很大的进步，但在常规分析前仍需由技术人员进行精密调整，ICP-MS的方法研究也是很复杂及耗时的工作。GF-AAS的常规工作虽然是比较容易的，但制定方法仍需要相当熟练的技术。分析试液中的总固体溶解量（TDS）在常规工作中，ICP-AES可分析10%TDS的溶液，甚至可以高至30%的盐溶液。在短时期内ICP-MS可分析0.5%的溶液，但在大多情况下采用不大于0.2%TDS的溶液为佳。当原始样品是固体时，与ICP-AES，GP-AAS相比，ICP-MS需要更高的稀释倍数，折算到原始固体样品中的检出限就显示不出很大的优势了。线性动态范围（LDR）ICP-MS具有超过105的LDR，各种方法可使其LDR开展至108。但不管如何，对ICP-MS来说：高基体浓度会使分析出现问题，而这些问题的最好解决方案是稀释。因此，ICP-MS应用的主要领域在痕量／超痕量分析。GF-AAS的LDR限制在102～103，如选用次灵敏线可进行高一些浓度的分析。ICP-AES具有105以上的LDR且抗盐份能力强，可进行痕量及主量元素的测定，ICP-AES可测定的浓度高达百分含量，因此，ICP-AES可以很好地满足实验室主、次、痕量元素常规分析的需要。精密度ICP-MS的短期精密度一般是1～3％RSD，这是应用多内标法在常规工作中得到的。ICP-AES的短期精密度一般为0.3～1％RSD，几个小时的长期精密度小于3％RSD。GF-AAS的短期精密度为0.5～5％RSD，长期精密度的因素不在于时间而视石墨管的使用次数。样品分析能力ICP-MS和ICP-AES的分析能力体现在其可以多元素同时测定上。ICP-AES的分析速度取决于是采用全谱直读型还是单道扫描型，每个样品所需的时间为2或6分钟，全谱直读型较快，一般为2分钟测定一个样品。GF-AAS的分析速度为每个样品中每个元素需3～4分钟，可以无人自动工作，可保证其对样品的分析能力。运行的费用ICP-MS运行费用要高于ICP-AES，因为ICP-MS的一些部件如涡轮分子泵、取样锥和截取锥以及检测器有一定的使用寿命而且需要更换。ICP-AES主要是雾化器与炬管的消耗，这和ICP-MS一样，其使用寿命是相同的。GF-AAS则主要是石墨管的使用寿命及其费用。这三种技术均使用Ar气，其消耗量是一笔相当的费用，ICP技术的Ar费用远高于GP-AAS。可以看出这些技术是相互补充的，没有一种技术能满足所有的分析要求，只有某一种技术稍优于另一种技术的地方。下表是AAS、ICP-AES、ICP-MS三种技术的分析性能的简单比较：表4·ICP-MS、ICP-AES与AAS分析性能的比较