單顆粒ICP-MS應(yīng)用：水中銀納米顆粒的歸宿

過(guò)去二十年中，隨著工程納米材料產(chǎn)量和使用量迅速增加， 它們向環(huán)境中釋放帶來(lái)了潛在危害。因此，研究他們對(duì)環(huán)境影響至關(guān)重要。對(duì)環(huán)境中工程納米材料進(jìn)行合適的生態(tài)危害評(píng)價(jià)和管理，需要對(duì)工程納米材料準(zhǔn)確定量暴露和影響，由于環(huán)境介質(zhì)中納米粒子濃度非常低，大多數(shù)分析技術(shù)并非適合。一直以來(lái)，顆粒尺寸采用光散射（DLS）和透射電子顯微鏡（TEM）測(cè)量顆粒尺寸，這些常規(guī)技術(shù)對(duì)測(cè)定復(fù)雜水體中存在低濃度的膠體形態(tài)非常有限。

單顆粒ICP-MS可快速有效并提供更多信息的技術(shù)。它能夠測(cè)定顆粒尺寸分布、顆粒數(shù)量濃度、溶解金屬比例等，檢測(cè)ppb級(jí)（ng／L）濃度納米顆粒。而且，它能夠區(qū)分不同元素粒子。
Ag，是一種是最常見(jiàn)被用于消費(fèi)品并釋放至環(huán)境中的低濃度納米材料。本工作目的是調(diào)查SP-ICP-MS測(cè)定和定性環(huán)境水體中金屬銀納米粒子。
  圖1. 地表水中銀納米粒子可能的歸宿：(A) 溶解過(guò)程導(dǎo)致自由離子釋放和更小顆粒；(B) 團(tuán)聚成更大顆粒，根據(jù)團(tuán)聚尺寸而沉淀離開(kāi)水體；(C,D) 釋放Ag+和納米銀吸附于水中其它固相；(E)形成可溶性復(fù)雜產(chǎn)物；(F)同水中其它成分反應(yīng)導(dǎo)致共沉淀；(G)繼續(xù)穩(wěn)定的納米銀。

樣品
地表水采自于加拿大蒙特利爾Rivière des Prairies河，0.2μm濾紙過(guò)濾后添加銀納米粒子。水樣中納米銀懸浮物加入濃度2.5至33.1μg/L，并緩慢搖勻。在SP-ICP-MS分析前，樣品稀釋低于0.2μg/L Ag。
懸浮銀納米粒子購(gòu)于Ted Pella公司：檸檬酸包裹（40和80nm直徑）和裸露（80nm直徑）納米銀懸浮物（產(chǎn)品編號(hào). 84050-40， 84050-80和15710-20SC）。

實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集使用珀金埃爾默NexION系列ICP-MS和納米應(yīng)用Syngistix模塊軟件，并使用下表的參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
上圖為Syngistix數(shù)據(jù)采集交互界面，顯示了地表水中銀納米離子（裸露納米銀,標(biāo)稱直徑60nm，金屬總濃度200.8ng/L）信號(hào)強(qiáng)度與采集時(shí)間關(guān)系圖。每個(gè)納米顆粒會(huì)形成一個(gè)脈沖信號(hào)，軟件將信號(hào)的積分強(qiáng)度自動(dòng)轉(zhuǎn)換成顆粒的粒徑信息。整體樣品中不同粒徑的顆粒信息就會(huì)如上圖中顯示出來(lái)，橫坐標(biāo)代表粒徑，縱坐標(biāo)代表相應(yīng)半徑顆粒的含量。 以上三圖分別為純水和地表水中，檸檬酸包裹的80nm銀顆粒，裸露的80nm銀顆粒，和檸檬酸包裹的40nm銀顆粒的平均粒徑和顆粒狀態(tài)比例，隨時(shí)間的變化。所有情況下，納米粒子的平均顆粒尺寸保持相對(duì)穩(wěn)定。是否包裹，對(duì)納米粒子溶解情況幾乎無(wú)嚴(yán)重影響，5天均下降了20%左右。相同時(shí)間，檸檬酸包裹納米銀中可溶性銀比率更高一些。
裸露的80nm納米銀，地表水中平均顆粒直徑和顆粒百分比高于去離子水。檸檬酸包裹納米銀，二者無(wú)明顯差別。這可能是由于單獨(dú)納米粒子比檸檬酸包裹納米粒子更易團(tuán)聚。但總體來(lái)說(shuō)，并未觀察到嚴(yán)重地團(tuán)聚現(xiàn)象。

結(jié)論
采用Syngisitx納米應(yīng)用模塊研究地表水中銀納米顆粒的行為，無(wú)需使用任何手工數(shù)據(jù)處理過(guò)程。該技術(shù)允許有效選擇性測(cè)定顆粒尺寸，團(tuán)聚和一定時(shí)間內(nèi)溶解低濃度范圍。SP-ICP-MS可提供環(huán)境水體中低濃度的金屬納米顆粒歸宿信息的唯一合適的技術(shù)。盡管這項(xiàng)研究只代表在特定情況下河水中納米銀顆粒測(cè)定技術(shù)的有效性，毫無(wú)疑問(wèn)，也可應(yīng)用于各種復(fù)雜基體中其它類型金屬和金屬氧化物納米粒子。
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