利用 ICP-MS 评估水样中锶双电荷对钙的影响

利用 ICP-MS 检测痕量钙（Ca） 一直是一个难点， 由于 Ca 自然丰度最高的同位素（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. EPA 200.8 为 43； 国内 HJ 700-2014为 44， 测定下限为 26.4 μg/L。 而 43Ca 和 44Ca 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。

按照 U.S. EPA 200.8 和 HJ 700-2014 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（190 μg/L 左右） 的锶（Sr） ， 而 Sr 的第二电离能为 11.03 eV， 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。

NexION 2000 ICP-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100%纯氨气（第一电离能 10.16 eV） 对 40Ar（第一电离能 15.76 eV） 进行去除，获得亚 ppb 级的检出限。 这得益于 NexION 2000 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。

为了表征 Sr 双电荷对于 Ca 检测结果的影响， 利用 NexION2000 ICP-MS 对 10 mg/L Sr 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 HJ 700-2014 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。