利用 ICP-MS 評估水樣中鍶雙電荷對鈣的影響

利用 ICP-MS 檢測痕量鈣（Ca） 一直是一個難點， 由于 Ca 自然豐度最高的同位素（96.9%） 為 40Ca， 與 40Ar 為同質異位素，使用常規方法無法測定。 所以， 通常對 Ca 進行檢測的標準方法中推薦的質量數， U.S. EPA 200.8 為 43； 國內 HJ 700-2014為 44， 測定下限為 26.4 μg/L。 而 43Ca 和 44Ca 的自然豐度分別僅有 0.14% 和 2.1%， 在測定過程中由于靈敏度較低， 且干擾消除不完全， 容易導致檢出限偏高、 結果精密度差等缺點。

按照 U.S. EPA 200.8 和 HJ 700-2014 標準， 43Ca 和 44Ca 的測定分別使用標準模式和碰撞（KED） 模式。 參數見圖 1。 而對自來水、 飲用水的檢測結果通常較標準值偏高， 這是由于樣品中通常含有一定量（190 μg/L 左右） 的鍶（Sr） ， 而 Sr 的第二電離能為 11.03 eV， 容易形成 86Sr++ 和 88Sr++ 雙電荷， 會對 43Ca和 44Ca 產生質譜干擾， 且很難去除。

NexION 2000 ICP-MS 的通用池技術可以使用各種高純高反應性氣體對質譜干擾進行去除，對于 40Ca，可以使用100%純氨氣（第一電離能 10.16 eV） 對 40Ar（第一電離能 15.76 eV） 進行去除，獲得亞 ppb 級的檢出限。 這得益于 NexION 2000 可以調諧和優化通用池四極桿的 RPq 參數， 使得高反應性氣體的各種副產物干擾被徹底去除。

為了表征 Sr 雙電荷對于 Ca 檢測結果的影響， 利用 NexION2000 ICP-MS 對 10 mg/L Sr 標準溶液進行檢測， 結果見圖 2。可見 43Ca和 44Ca在 Sr雙電荷的干擾下，檢測結果顯著偏離真值，而 40Ca 的檢測結果接近真值， 且完全可以滿足 HJ 700-2014 要求的檢測下限。 利用氨氣作反應氣測定樣品中的 40Ca， 完全避開了 Sr 元素的雙電荷質譜干擾， 再也不需要回避混標或樣品中Sr 的存在， 準確快捷地得出 Ca 的檢測結果。