Enews224 感應耦合電漿質譜儀於微量元素分析之應用

出自KMU e-News

高雄醫學大學e快報 第224期　 環境醫學頂尖研究中心專題

感應耦合電漿質譜儀於微量元素分析之應用

黃友利 教授

微量元素之分析進程由早期元素總濃度的檢測，藉由分光光譜法、原子吸收光譜法、原子螢光法、電化學分析法乃至質譜法等等，已可滿足並完成大部分相關之分析需求；然而，近年來由於食品、飲水、日常生活用品、環境等安全事件頻傳，相關檢驗分析也面臨諸多考驗與挑戰。這些對於分析的考驗與挑戰可能來自分析物的組成、添加物、外來汙染物或分析過程所添加的試劑，致使待測元素受到光譜學與非光譜學上的干擾，最後造成分析結果可信度的偏差。

自1984年第一台感應耦合電漿質譜儀(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICP-MS)問世以來，因快速、靈敏且可同時多元素分析等特點，相關技術發展最為快速。利用ICP絕佳的原子化與游離化的特性，配合質譜儀的高靈敏度，可偵測多達七十多種元素。由於上述幾個特點，ICP-MS已廣泛被使用於材料、土壤與環境水、食品及藥品、生物醫學、化學及工業產品分析等研究領域上。ICP-MS主要的工作原理為：樣本首先經由霧化器將之霧化成氣膠，而後進入霧化腔進行氣膠顆粒篩選，再導入高溫氬氣電漿中，經過去溶劑、蒸發、分解、原子化、離子化等一連串過程，再藉由取樣器與削減器萃取離子進入真空系統、質量分析器，最後由偵測器進行濃度的測定。一般而言，在良好的檢體前處理與適當的分析條件下，ICP-MS可提供ppb~ppt範圍的濃度定量結果。若有良好實驗室汙染與環境控制條件的配合下(如：無塵室)，甚至可達到sub ppt或ppq的濃度。

由前述可知ICP-MS其分析強大之處，因此一般認為，ICP-MS為目前最為靈敏、準確、強大之微量元素分析儀器！其實並非如此，如同前述所言「在良好的檢體前處理與適當的分析技術與條件下，並有良好實驗室汙染與環境控制條件配合」才有可能完成如此極低濃度的分析工作。舉例以汞(Mercury, Hg)來說，眾所周知汞具有極高毒性，依據USEPA與WHO的規範，飲用水中所能容許含有濃度為2 ppb，亦即在每1升(L)水中僅能含有2微克(μg)。而在分析過程中待測樣品並非可直接上機進行分析，以非液態樣品(生物組織、食品、環境樣品)而言均需諸多前處理步驟(如：消化、稀釋)等過程處理。而經過一連串前處理過程，元素濃度也因此被稀釋許多，原有樣品中的2微克可能僅有0.2微克甚而更低；此外，ICP-MS分析過程中也須面對來自質譜學上的干擾、樣品中鹽類與蛋白質的干擾、外來汙染物的干擾或實驗器材與環境潔淨度的干擾，這些干擾都可能導致分析濃度極度的偏差甚至是元素種類的誤判。

感應耦合電漿質譜儀其靈敏度是無庸置疑的，也足以應付目前相關法規內所訂定之分析濃度標準，同時多元素分析也是其優點之一，能有效大幅縮短多種元素分析所需的時間。然而，要體現出其強大，除了儀器自身的優點外，亦需要具有良好分析能力與技術的實驗室及分析人員相配合才能達成。

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