珀金埃爾默企業(yè)管理(上海)有限公司

簡介

隨著全球工業(yè)的發(fā)展和人口的持續(xù)增長，不同來源的液體和固體廢棄物源源不斷地進入我們的環(huán)境。盡管資源的回收利用、綠色能源和廢棄物處理技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，但廢棄物依舊在繼續(xù)侵入我們的環(huán)境。

為了保護人類和環(huán)境免受液體和固體廢棄物的侵害，美國在1976 年實施了《資源保護和回收法案》（RCRA）。四年以后，美國環(huán)境保護署（U.S. EPA）發(fā)布了“固體廢棄物評估檢測方法，物理/ 化學(xué)方法”（也被稱為SW-846），以幫助實驗室應(yīng)對RCRA。SW-846 具有寬泛的覆蓋面，包含許多方法，覆蓋了眾多類型的樣品和檢測指標。由于廢棄物可以通過土壤和和水體影響環(huán)境，所以RCRA 和SW-846 均涵蓋了土壤和水質(zhì)。

隨著時代的發(fā)展，工業(yè)和分析儀器都發(fā)生了很大進步。隨著新型化學(xué)制品和工藝的發(fā)展，新的污染物也可能進入我們的環(huán)境。與此同時，分析儀器也有了長足的進步，可以測量出濃度更低的環(huán)境污染物和新的污染物。

為了滿足新的評估需求，多年以來SW-846 不斷定期更新，其最新版本為更新版V。此版本修訂了23 種分析方法，包括6020 方法，現(xiàn)更名為6020B 方法。6020B 方法包含新增元素（如表1 所示）、新的檢測限值標準和多個全新的質(zhì)量控制（QC）參數(shù)。本文利用配備碰撞池技術(shù)的珀金埃爾默公司最新的NexION? 2000 ICP 質(zhì)譜儀（ICP-MS）， 按照6020B方法的要求對水和土壤進行分析，從而滿足分析實驗室的需求；當(dāng)標準再次更新，待測元素和限量值發(fā)生變化時，它還可以提供反應(yīng)模式，使用三種氣體通道對干擾進一步消除，這項功能十分具有前瞻性。

實驗

樣品和樣品制備

由于水和土壤都屬于6020B 方法的范圍，我們對兩者都進行了分析。我們用2% HNO3 + 1% HCl（v/v）使水樣品酸化，同時用2% HNO3 + 1% HCl（v/v）的混合物對土壤溶液進行10 倍的稀釋。為了防止汞（Hg）在前處理過程中損失，所有樣品和標準溶液中均添加了200μg/L 金（Au）。校準溶液的濃度水平見表2。所有標準溶液和內(nèi)標溶液均采用文末“耗材和試劑”表格中所示的儲備溶液進行制備。

實驗中，內(nèi)標采用在線加入法，避免了手動添加環(huán)節(jié)。根據(jù)待測元素的質(zhì)量范圍和電離電位，選用了表2 所示的四種內(nèi)標來校正所有待測元素。

為了驗證本方法的準確性，我們分析了水和土壤有證標準物質(zhì)（CRM）。自然水標樣采用NIST 1640a（美國國家標準與技術(shù)研究所，美國，馬里蘭州，羅克維爾市），它最容易受到污水排放的影響。土壤標準物質(zhì)采用土壤消解溶液來模擬：土壤溶液B 和河流沉淀物B 均由“高純標準溶液TM”配制（美國，南卡羅來納州，查爾斯頓）。

儀器條件

為了簡化分析過程和提高樣品通量，所有分析都利用NexION 2000 ICP-MS 進行，該儀器配備了包含全基體進樣系統(tǒng)（AMS）的SMARTintro ? 高通量/ 高基體進樣模塊。高通量/ 高基體進樣系統(tǒng)由一個7 通閥和一個1mL 進樣環(huán)組成，進樣之前無需對進樣系統(tǒng)進行沖洗，可有效提高樣品通量。AMS 系統(tǒng)采用在線氣溶膠稀釋，從而減少水溶液稀釋中常見的基體抑制。儀器工作條件列于表3。

為了進一步提高檢測效率和數(shù)據(jù)的可靠性，以及簡化分析過程，所有分析均在碰撞模式下進行，大大減少了多原子干擾的影響。由于環(huán)境樣品間存在較大的基體差異，所含待測元素也不盡相同，不同樣品之間存在的干擾各不相同，所以這是一項非常重要和實用的技術(shù)。

表1. 6020B 方法規(guī)定的完整元素列表和推薦的分析質(zhì)量數(shù)

* 僅供參考（并非屬于6020B 方法）

# 鑒于該元素存在放射性衰變，求同位素含量總和可以提供更準確的結(jié)果

表2. 校準曲線

表3. 儀器條件。

結(jié)果和討論

該方法的準確性根據(jù)上述三種標準物質(zhì)的分析結(jié)果來確定。待測元素檢測結(jié)果的回收率列于圖1，均介于標稱值的±10% 以內(nèi)，證明利用NexION 2000 對樣品的檢測是準確的。

在確定了該方法的準確性以后，該方法的穩(wěn)定性由8 小時的土壤樣品分析結(jié)果穩(wěn)定性表征。以每10 個樣品為一組，之間讀取一次連續(xù)校準驗證（CCV）標準（校準曲線的中間濃度）。圖2 證明了NexION 2000 系統(tǒng)的穩(wěn)定性：在8 小時內(nèi)CCV 回收率依然介于所有元素標稱值的±10% 以內(nèi)。該數(shù)據(jù)是在沒有再次讀取校準曲線，也沒有在樣品之間進行沖洗的情況下獲得的：該分析模擬了商業(yè)實驗室的分析操作，強調(diào)了該方法和NexION 2000系統(tǒng)的耐用性和穩(wěn)定性。

在相同的分析操作中我們還監(jiān)測了內(nèi)標的回收率，基準值為校準空白溶液的內(nèi)標讀數(shù)，如圖3 所示。所有內(nèi)標回收率均介于校準空白值的±15%以內(nèi)，進一步論證了該方法的穩(wěn)定性。這種良好的表現(xiàn)得益于NexION 2000一系列先進的設(shè)計：包括自激式全固態(tài)射頻發(fā)生器、三錐接口和四級桿離子偏轉(zhuǎn)器，以及AMS 和SMARTintro高通量/ 高基體進樣系統(tǒng)。

在確定了該方法的準確性和穩(wěn)定性以后，接下來確定了方法檢出限（MDL）和定量下限（LLOQ）。MDL= 校準空白的七次重復(fù)讀取值的標準偏差×3.14，LLOQ 是對照校準曲線測量時介于標稱值±35%以內(nèi)的最低濃度標準。MDL 和LLOQ 的數(shù)值列于圖4。

結(jié)論

本文證明珀金埃爾默公司的NexION 2000 ICP-MS 可以完全滿足U.S.EPA 6020B 方法的要求。NexION 2000 所具備的先進設(shè)計實現(xiàn)了超高的準確性和穩(wěn)定性，包括三錐接口、四級桿離子偏器通用池技術(shù)、獨特的自激式全固態(tài)射頻發(fā)生器和全基體進樣系統(tǒng)。使用SMARTintro高通量/ 高基體進樣模塊以后，在不犧牲性能的前提下提高了運行效率。NexION 2000 ICP-MS 為U.S. EPA6020B 方法處理環(huán)境中的水體和土壤廢棄物所面臨的挑戰(zhàn)提供了完整的解決方案。

圖1. 標準物質(zhì)待測元素回收率：藍色代表水，紫色代表土壤。并非所

有標準物質(zhì)中的元素都進行了檢測。

圖2. 8 小時土壤分析過程中的CCV 回收率。

圖3. 8 小時土壤分析過程中的內(nèi)標穩(wěn)定性。

圖4. MDL（藍色）和LLOQ（紅色）。

耗材和試劑