土壤监测分析技术
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6.3 干扰问题

ICP-MS在使用过程中存在的干扰有两大类,“质谱干扰”和“非质谱干扰”。质谱干扰又可以分为:a.同量异位素重叠干扰;b.多原子或加合物离子干扰;c.难溶氧化物及双电荷离子干扰。非质谱干扰,又称基体效应。

6.3.1 质谱干扰

(1)同量异位素重叠干扰

当两个元素的同位素具有相同的质量时就存在着同量异位素干扰。实际上,在它们的质量上可能有很小的差异,大概是0.005%m/z,但这个差异会影响四极杆质量分析器的分辨。例如Fe(58)和Ni(58)、Ca(40)和Ar(40)等,这类干扰的严重性在一定程度上取决于样品基体和有关元素的相对含量,Pb(207)与Hg(200)的重叠往往是溶解样品的酸中含较高的Hg的杂质所致。理论上,这类干扰可以通过校正方程加以解决,只要干扰元素的另一个同位素本身不受干扰即可。商业化的商品仪器都具有这种校正软件。

另外,还有一些来自等离子体用的Ar气以及液体Ar中的杂质,如Kr、Xe等也会造成干扰,可以通过采用纯度高的Ar气或其他校正方法校正干扰。

(2)多原子或加合物离子干扰

多原子或加合物离子干扰比同量异位素重叠干扰更为严重,此类干扰是样品本身、消解用溶剂带来以及等离子保护气Ar等,在离子化时相互结合,形成多原子离子。然而,在实际分析中,只有少数的这种离子才会产生严重的干扰效应。值得指出的是,酸的选用对多原子离子的干扰产生很大的影响,例如在H2O2与HNO3中的多原子离子峰与去离子水中获得的峰基本相同,这些介质被认为是理想的基体,而HCl和H2SO4基体的谱图则较为复杂,除具有去离子水所具有的谱峰外,还出现一些其他的多原子离子峰。

多原子或加合物离子的干扰可以进行校正,利用试剂空白、校正方程、仪器优化、多种载气混合以及碰撞池反应技术等手段加以解决。

(3)难溶氧化物及双电荷离子干扰

虽然多原子离子或加合物离子可能产生最严重的干扰,但在某些基体中,对难溶氧化物及双电荷离子干扰也必须加以考虑。难溶氧化物是由于样品基体不完全解离或是由于在等离子体尾焰中解离元素再结合而产生的。由于这类干扰程度取决于样品基体和分析物浓度,故对轻稀土的测定产生严重的干扰。可以通过分析一个仅含有氧化物元素的溶液,计算难溶氧化物对分析物峰的百分贡献,消除干扰;或采用被测物与基体分离的手段进行处理。

双电荷离子的形成受元素的二次电离能和离子平衡条件的控制,通过调节仪器参数可以降低影响。

6.3.2 非质谱干扰

非质谱干扰即基体效应其分为:a.抑制与增强效应;b.分析过程中的物理效应。

对于ICP-MS来说,分析过程中信号抑制与增强效应由于在实验中无法完全控制复杂干扰机制,很难进行数据组之间有效的比对,因此目前的解释还比较混乱和相互矛盾。

物理效应产生的干扰是在ICP-MS最初进样的20min内,由于盐分在采样锥口的沉积,使其信号不稳定,迅速下降,并可能影响离子束在测定系统中的传输;基体引起分析物离子相对数量的变化,具有低电离能的基体元素产生较严重的基体效应,具有很高电离能的轻分析元素受干扰最大;另外,等离子体操作条件对基体效应影响也很大。

一般基体效应干扰程度与样品基体的性质有关,通过认真的样品前制备、内标法、标准加入法、基体匹配法、同位素稀释法、仪器条件最佳化以及采用化学分离技术除去大部分基体元素等措施可以大大减少,甚至可以消除潜在的基体效应干扰。

必须注意的是,由于ICP-MS是超痕量分析方法,实验室环境、实验用水、试剂的纯度、容器的清洗及要求都很高,否则可能会影响测定结果。