人類賴以生存的空氣、水、土壤、食品等因工業(yè)和生活發(fā)展而受到污染，相關(guān)的食品、環(huán)境、疾病相關(guān)的問題也不斷曝出。如含有無機(jī)元素汞的形態(tài)物甲基汞是一種劇毒神經(jīng)毒素，60多年前在日本發(fā)生的駭人聽聞的“水俁事件”就是由甲基汞中毒造成的。在美國和我國部分省份等地也不斷發(fā)現(xiàn)甲基汞含量超標(biāo)的水域。及時(shí)發(fā)現(xiàn)水體中甲基汞等重金屬污染對(duì)維護(hù)人類健康非常重要。能否快速、準(zhǔn)確地判斷攝入的水、食品和藥品的安全是分析應(yīng)用行業(yè)關(guān)注的問題。

　　無機(jī)元素分析在與人類生存與健康相關(guān)的領(lǐng)域以及生活的其他方面發(fā)揮著不可或缺的作用。石墨爐原子吸收光譜、火焰原子吸收光譜、氫化物發(fā)生原子吸收光譜、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)等方法都是無機(jī)元素分析的主要工具。隨著分析技術(shù)的發(fā)展與成熟，ICP-MS因其在檢出限、線性范圍、平均檢測(cè)成本方面有更大優(yōu)勢(shì)而逐漸成為無機(jī)分析實(shí)驗(yàn)室的首選。日前，在安捷倫科技與清華大學(xué)分析測(cè)試中心聯(lián)合舉辦的“無機(jī)質(zhì)譜創(chuàng)新技術(shù)專家研討會(huì)”上，來自國內(nèi)各界的專家和學(xué)者，在學(xué)術(shù)交流和技術(shù)探索方面分享了他們的心得。

　　在復(fù)雜基質(zhì)中尋求高靈敏度和低檢出限

　　基質(zhì)干擾是元素分析應(yīng)用中的一大難題，涉及食品、環(huán)境、生物樣本等復(fù)雜基體樣本相關(guān)的研究與應(yīng)用常會(huì)碰到基質(zhì)干擾帶來的數(shù)據(jù)結(jié)果影響。有效去除基質(zhì)干擾是近些年分析技術(shù)發(fā)展的方向之一。光譜技術(shù)伴隨著應(yīng)用需求不斷進(jìn)步，隨著四極桿和串聯(lián)四極桿與ICP聯(lián)用技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，光譜技術(shù)在復(fù)雜基質(zhì)中抗干擾的能力得到大大增強(qiáng)。

　　清華大學(xué)分析中心在研究分析儀器硬件創(chuàng)新的同時(shí)，也將聚焦點(diǎn)投向了儀器應(yīng)用的新方法。分析中心研究員邢志介紹，中心的元素分析實(shí)驗(yàn)室主要關(guān)注金屬元素及非金屬元素相關(guān)的科學(xué)研究與應(yīng)用研究，分析工作包括通過總金屬元素溯源判斷霧霾成因和來源，通過檢測(cè)鎘元素快速識(shí)別“鎘大米”，以及通過鉻元素分析快速建立應(yīng)對(duì)“毒膠囊”的應(yīng)用方法等?！拔覀儾粌H做元素總量檢測(cè)，還包括元素價(jià)態(tài)和形態(tài)分析，以此來綜合判斷環(huán)境和食品的安全性。”邢志認(rèn)為，如何把元素分析的靈敏度進(jìn)一步提高并得到很好的應(yīng)用是分析化學(xué)面臨的挑戰(zhàn)之一?！百|(zhì)譜技術(shù)越來越成熟，ICP-MS以及ICP-串聯(lián)質(zhì)譜的出現(xiàn)給元素分析帶來了更準(zhǔn)確的結(jié)果。” 他舉了一個(gè)研究中的例子，對(duì)生命科學(xué)研究中生物樣本磷元素的測(cè)定，傳統(tǒng)光譜技術(shù)很難精確定量，而采用ICP-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)則能夠達(dá)到10-9高靈敏度定量。安捷倫ICP--MS 8800已經(jīng)在該實(shí)驗(yàn)室運(yùn)轉(zhuǎn)了數(shù)年，由于其在分析復(fù)雜基質(zhì)時(shí)優(yōu)越的抗干擾能力，已成為該實(shí)驗(yàn)室在復(fù)雜基質(zhì)元素分析應(yīng)用中的首選。

　　無機(jī)元素分析是北京市疾控中心的一項(xiàng)重要工作，該中心實(shí)驗(yàn)室在光譜技術(shù)的應(yīng)用方面不斷開發(fā)新方法?！芭c疾病相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)控制與預(yù)防是我們的首要職責(zé)，我們?yōu)榧部叵到y(tǒng)開發(fā)與人體健康相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)方法?！敝行膶?shí)驗(yàn)室副主任劉麗萍說。原子吸收光譜、原子熒光光譜及ICP-MS是該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行新方法開發(fā)應(yīng)用的重要工具。2006年頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中的無機(jī)元素分析標(biāo)準(zhǔn)方法就是由該實(shí)驗(yàn)室主持建立的。劉麗萍介紹說：“在該方法中我們新增了一些重金屬元素及修訂了部分無機(jī)元素的分析方法。砷的形態(tài)分析、甲基汞的標(biāo)準(zhǔn)方法當(dāng)時(shí)都在安捷倫的液相色譜和ICP-MS平臺(tái)上進(jìn)行方法開發(fā)。”該實(shí)驗(yàn)室在分析復(fù)雜基質(zhì)或關(guān)鍵的樣品時(shí)，總會(huì)優(yōu)先使用安捷倫ICP-MS，“這是因?yàn)樗诳够|(zhì)干擾能力，之前的使用經(jīng)驗(yàn)告訴我們即使在復(fù)雜基質(zhì)樣本中，它也能給我們帶來穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果?！?/p>

　　對(duì)于食品中元素分析，目前已經(jīng)有一系列成熟的相應(yīng)儀器和分析方法。中國計(jì)量科學(xué)研究院化學(xué)所副研究員韋超認(rèn)為，雖然可選的方法很多，但在基質(zhì)成分復(fù)雜、待測(cè)物形態(tài)多樣時(shí)，干擾物消除和待測(cè)物準(zhǔn)確定量仍然具有一定難度。韋超所在中國計(jì)量科學(xué)研究院化學(xué)所食品安全室是以食品安全計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)方法開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研發(fā)為主的實(shí)驗(yàn)室。食品中的元素分析是其標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)方法涉及的一個(gè)重要方面。該實(shí)驗(yàn)室配備有多臺(tái)ICP-MS及安捷倫ICP-MS 8900。元素形態(tài)的檢測(cè)要求儀器能夠具有高靈敏度從而提供更低的檢出限，對(duì)于磷、硫元素，如果使用單四級(jí)桿其檢出限一般在ppb級(jí)。而串聯(lián)質(zhì)譜可將其檢出限降低至0.1甚至0.01ppb的水平，使得低于0.1ppb的元素和形態(tài)都能得到很好的檢出效果。“安捷倫ICP-串聯(lián)四極桿的二級(jí)篩選以及mass-shift反應(yīng)是當(dāng)前ICP-MS的重要?jiǎng)?chuàng)新?！表f超說，這對(duì)提高標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的質(zhì)量非常有幫助，從而將改善檢測(cè)機(jī)構(gòu)、食品企業(yè)等實(shí)驗(yàn)室的能力驗(yàn)證、盲樣考核等實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。

　　面對(duì)更低濃度挑戰(zhàn)，準(zhǔn)確還原物質(zhì)真實(shí)組成

　　ICP-MS的抗基質(zhì)干擾能力不僅應(yīng)用在食品和環(huán)境領(lǐng)域，生物基體中的元素分析也需要能夠消除機(jī)制干擾的高靈敏度分析平臺(tái)。中科院生態(tài)研究中心致力于環(huán)境生態(tài)研究，在化學(xué)污染物和生命必需元素在環(huán)境中的行為、環(huán)境污染控制、飲用水質(zhì)凈化等諸多方面提供先進(jìn)的方法和技術(shù)。近些年，該中心也逐漸在把重心從純粹的環(huán)境研究轉(zhuǎn)移到人體和環(huán)境相關(guān)的動(dòng)態(tài)分析。該中心研究員胡立剛介紹，中心實(shí)驗(yàn)室越來越多的研究任務(wù)涉及生物樣品，如蛋白質(zhì)。研究人員開始更多地通過內(nèi)暴露環(huán)境的外來元素分析來測(cè)定重金屬污染毒性級(jí)人體健康狀況。人體內(nèi)暴露環(huán)境中的原來元素往往僅在痕量級(jí)水平，在生物組織中準(zhǔn)確測(cè)定低濃度元素是傳統(tǒng)方法無法實(shí)現(xiàn)的挑戰(zhàn)，而針對(duì)復(fù)雜基質(zhì)中痕量物質(zhì)分析的串聯(lián)質(zhì)譜就能夠有效地化解這一問題。該中心研究員胡立剛說，“最新的ICP-MS具有串聯(lián)質(zhì)譜和可選擇的碰撞模式，這對(duì)實(shí)驗(yàn)室分析中的消除機(jī)制干擾和準(zhǔn)確定量低濃度元素很有幫助?！痹搶?shí)驗(yàn)室在采用ICP-MS測(cè)定基體內(nèi)的金屬(S、Fe)蛋白時(shí)，能夠達(dá)到ppb級(jí)的檢出限。

　　稀土是我國重要戰(zhàn)略資源，有“工業(yè)維生素”之美譽(yù)。雖然其稀土看似與日常生活距離很遠(yuǎn)，而事實(shí)上稀土與大眾生活息息相關(guān)。如高鐵軌道中就需要添加稀土以增強(qiáng)其機(jī)械性能和改善物理性能。稀土是材料行業(yè)中磁性材料、發(fā)光材料、鋼鐵冶煉的重要原料。稀土元素在石油、化工、冶金、紡織、陶瓷、玻璃、永磁材料等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。國家鎢與稀土產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心是國內(nèi)稀土元素分析的權(quán)威機(jī)構(gòu)，據(jù)了解，該中心每年要做5000個(gè)以上的稀土樣本。該中心檢測(cè)部副部長徐娜介紹，高純稀土中的雜質(zhì)含量很低，如果想準(zhǔn)確測(cè)出高純稀土中某一雜質(zhì)含量，可能需要繁瑣復(fù)雜的分離純化過程?！按饲拔覀円恢痹趯ふ乙慌_(tái)能夠幫助我們?nèi)コ|(zhì)干擾還原稀土雜質(zhì)濃度的光譜分析儀器?！毙炷缺硎?，“此前采用單桿ICP-MS或其他分析方式測(cè)定氧化鋁中的釓(Gd)、鋱(Tb)竟會(huì)得到幾百甚至上萬個(gè)ppb，而這樣的結(jié)果并不是產(chǎn)品本身的含量，而是基體干擾帶來的。同樣的樣品在安捷倫ICP-MS 8800 的碰撞反應(yīng)模式和選擇質(zhì)量數(shù)控制技術(shù)下，得到釓(Gd)、鋱(Tb)等元素的濃度結(jié)果為ppb級(jí)，這才是可信的結(jié)果。安捷倫的ICP串聯(lián)質(zhì)譜能夠有效去基質(zhì)干擾，還原產(chǎn)品最真實(shí)的雜質(zhì)情況，這是做礦物研究非常重要的技術(shù)特點(diǎn)，也是以稀土為原料的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)最為渴求的?！?/p>

　　常量、微量和痕量元素同時(shí)分析，5分鐘 = 2天

　　ICP-MS使中藥材和保健品檢測(cè)效率更上一層樓中藥材和保健食品是生活中除了食品和環(huán)境之外，大眾關(guān)注的另一個(gè)重要方面。上海市食品藥品檢驗(yàn)所專門針對(duì)中藥材和保健食品開設(shè)了分析平臺(tái)。對(duì)于樣品中的元素分析，天然藥物和保健食品業(yè)務(wù)所主管夏晶說：“中藥中的元素分析涉及到常量、微量和痕量，檢測(cè)范圍要求很寬。而同時(shí)分析不同濃度級(jí)別的多種元素，若采用常規(guī)技術(shù)則只能得到很低的分析效率?！痹谠搶?shí)驗(yàn)室引進(jìn)了安捷倫ICP-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，在一次中藥分析中就可以得到不同含量級(jí)別幾十種元素的準(zhǔn)確含量。中國藥典規(guī)定了黃芪中包括鉛、砷、汞、鉻、銅在內(nèi)的有害元素的檢測(cè)。據(jù)夏晶介紹，按照含原子吸收、分光光度法等在內(nèi)的常規(guī)技術(shù)，測(cè)定這五種重金屬元素需要兩天的時(shí)間。而采用安捷倫ICP-MS僅僅5分鐘就能得到滿意結(jié)果?！斑@種效率的提升對(duì)于我們這樣樣品量很大的實(shí)驗(yàn)室來說，的確帶來不小的進(jìn)程改善。”

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　　在ICP-MS技術(shù)發(fā)展中，安捷倫科技從用戶角度出發(fā)，以解決貼近大眾生活的分析難題為切入點(diǎn)，從儀器技術(shù)和應(yīng)用方法方面給不同領(lǐng)域的分析實(shí)驗(yàn)室提供支持。Agilent 8800 三重四極桿 ICP-MS是世界首款I(lǐng)CP-串聯(lián)質(zhì)譜，給元素分析實(shí)驗(yàn)室提供了實(shí)現(xiàn)更高分析要求的可能。8900延續(xù)8800的 MS/MS 模式，對(duì)抗基質(zhì)干擾帶來了前所未有的改變，即使樣品成分極為復(fù)雜多變，也均可得到一致、可靠的分析結(jié)果。根據(jù)樣品的復(fù)雜程度，ICP-MS經(jīng)常要與液相等分離設(shè)備聯(lián)用，這就要求ICP-MS具有一定程度的耐鹽性。安捷倫8900 ICP-QQQ將耐鹽性提升至25%，即使與液相聯(lián)用也能保持穩(wěn)定的儀性能。

　　安捷倫致力于為分析行業(yè)提供技術(shù)平臺(tái)和完整解決方案，用科技力量改善人們的生活質(zhì)量。更好地服務(wù)于用戶、服務(wù)于與人類生活相關(guān)的分析應(yīng)用是安捷倫分析技術(shù)發(fā)展的目的之一。安捷倫愿與行業(yè)專家、分析工作者及社會(huì)大眾一起共同營造美好生活。

　　關(guān)于安捷倫科技公司

　　安捷倫科技公司(紐約證交所： A)是生命科學(xué)、診斷和應(yīng)用化學(xué)市場(chǎng)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。 擁有 50 多年的敏銳洞察與創(chuàng)新，我們的儀器、軟件、服務(wù)、解決方案和專家能夠?yàn)榭蛻糇罹咛魬?zhàn)性的難題提供更可靠的答案。在 2016 財(cái)年，安捷倫的凈收入為 42 億美元，全球員工數(shù)約為 13,000 人。