利用ICP-MS评估水样中锶双电荷对钙的影响

【概述】

利用ICP-MS检测痕量钙（Ca）一直是一个难点，由于Ca自然丰度Z高的同位素（96.9%）为40Ca，与40Ar为同质异位素，使用常规方法无法测定。所以，通常对Ca进行检测的标准方法中推荐的质量数，U.S.EPA200.8为43；国内HJ700-2014为44，测定下限为26.4μg/L。而43Ca和43Ca的自然丰度分别仅有0.14%和2.1%，在测定过程中由于灵敏度较低，且干扰消除不完全，容易导致检出限偏高、结果精密度差等缺点。

【实验/设备条件】

按照U.S.EPA200.8和HJ700-2014标准，43Ca和44Ca的测定分别使用标准模式和碰撞（KED）模式。参数见图1。而对自来水、饮用水的检测结果通常较标准值偏高，这是由于样品中通常含有一定量（190μg/L左右）的锶（Sr），而Sr的第二电离能为11.03eV，容易形成86Sr++和88Sr++双电荷，会对43Ca和44Ca产生质谱干扰，且很难去除。

图1. ICP-MS 测定水中 Ca 的方法参数

【实验/操作方法】

     NexION2000ICP-MS的通用池技术可以使用各种高纯高反应性气体对质谱干扰进行去除，对于40Ca，可以使用1**%纯氨气（**电离能10.16eV）对40Ar（**电离能15.76eV）进行去除，获得亚ppb级的检出限。这得益于NexION2000可以调谐和优化通用池四极杆的RPq参数，使得高反应性气体的各种副产物干扰被彻底去除。

40Ar+ + NH3 → 40Ar + NH3+

ΔHr = ΔIP = -15.76 eV+10.16 eV = -5.60 eV ( 放热，反应自发进行)

【实验结果/结论】

为了表征Sr双电荷对于Ca检测结果的影响，利用NexION2000ICP-MS对10mg/LSr标准溶液进行检测，结果见图2。可见43Ca和44Ca在Sr双电荷的干扰下，检测结果显著偏离真值，而40Ca的检测结果接近真值，且完全可以满足HJ700-2014要求的检测下限。利用氨气作反应气测定样品中的40Ca，完全避开了Sr元素的双电荷质谱干扰，再也不需要回避混标或样品中Sr的存在，准确快捷地得出Ca的检测结果。

图2. 10 mg/L Sr 标准溶液中 Ca 检测结果

【仪器/耗材清单】