CN104897766B - 一种用同位素稀释质谱法测定样品中痕量元素的校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用同位素稀释质谱法测定样品中痕量元素的校正方法，属于同位素稀释质谱法测定领域。用同位素稀释质谱法给待测样品中痕量元素定值时，由于基质的干扰引起标准物质溶液与待测样品溶液中的被测元素的同位素丰度比值不相等时，分别测定标准物质溶液中被测量元素的同位素丰度比值和待测样品溶液中的被测元素的同位素丰度比值，然后根据本发明的校正方法计算校正系数K；再用K值校正与待测样品相关的测量量值，最终实现用同位素稀释质谱法准确测定待测样品中痕量元素的含量。该方法解决了在用同位素稀释质谱法测定待测样品中痕量元素的含量时，待测样品基体干扰对定值准确度的影响。

Description

一种用同位素稀释质谱法测定样品中痕量元素的校正方法

技术领域

本发明属于同位素稀释质谱法测定领域，具体涉及一种在用同位素稀释质谱法测定待测样品中痕量元素时的校正方法。

背景技术

在质谱法分析过程中很多元素的检测都会受到干扰因素的影响，仪器本身也有消除干扰的检测模式，消除干扰的模式一般有两种：反应池模式和碰撞池模式。反应池模式的原理是：电感耦合等离子体质谱仪内配备一个反应池，向反应池内通入反应气体(甲烷、氧气、氨气)，通过反应气体与干扰物的化学反应来消除干扰。例如：ArH对⁴⁰Ca的干扰，就可以通过反应模式来消除。碰撞池模式的原理是：电感耦合等离子体质谱仪内配备一个碰撞池，向反应池内通入氢气，通过氢气与干扰物的碰撞方式来消除干扰。例如：ArH对⁴⁰Ca的干扰，也可以通过碰撞池模式来消除。血清中的痕量元素在用电感耦合等离子体质谱仪检测时，血清基体的干扰很严重，通过使用电感耦合等离子体质谱仪本身自带的干扰消除方式后，仍然存在基体干扰影响检测结果。消除这种基体干扰首先是用提纯的方法，即用离子交换树脂或巯基棉分离提取被测物，这种方法操作繁琐，还容易造成被测物的损失，并且有时候被测物很难被分离出来或者干扰物本身无法去除。此时，只能分析干扰的来源，根据干扰的特点，利用校正的方法消除干扰。对于带碰撞池模式的仪器已有人研究过SeH校正的公式，通过SeH校正来消除氢气与硒结合物对硒测定的影响。目前，尚未发现报道带反应池模式的仪器的校正方法。带反应池模式的仪器中国有上千台，以PE公司的仪器为主，因此研究反应池模式下检测血清中痕量元素的校正方法也是很有必要的。

本发明实现用同位素稀释质谱法准确测定待测样品中痕量元素的含量，解决了在用同位素稀释质谱法测定待测样品中痕量元素的含量时，待测样品基体干扰对定值准确度的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种消除基体干扰的校正方法，以便用同位素稀释质谱法准确测定待测样品中痕量元素的含量。

本发明提供的校正方法是用同位素稀释质谱法给待测样品中痕量元素定值方法中的一个关键步骤,该定值方法包括如下步骤：

步骤1.分析被测量元素的特质，从被测量元素的所有同位素中选择两个合适的同位素作为定值时的测定同位素，同时获取所述两个合适的同位素其中一个的浓缩同位素；

步骤2.选择被测量元素的纯品有证标准物质作为溯源链的源；

步骤3.用称重法配置纯品有证标准物质和浓缩同位素的混合样品,并用超纯水稀释成适当体积的溶液；

步骤4.用称重法配置待测样品和浓缩同位素的混合样品,并用超纯水稀释成适当体积的溶液；

步骤5.取三份待测样品稀释成溶液，作为待测样品平行样比值测定液,与步骤4中制备的混合样品溶液同步参加前处理及定值过程；

步骤6.将步骤4、5中制备的含基质的样品用微波消解的前处理手段破坏基质中的有机成分，然后经过赶酸，使处理后的样品达到上机测试的条件；

步骤7.配置适当浓度的纯品有证标准物质的溶液,作为标准溶液的比值测定液；

步骤8.配置适当浓度的浓缩同位素的溶液；

步骤9.在电感耦合等离子体质谱仪上交替测定前述步骤6处理后的待测样品平行样比值测定液和步骤7配制的标准溶液的比值测定液；

步骤10.在电感耦合等离子体质谱仪上交替测定步骤3、步骤7、步骤8中配制的溶液和步骤6处理后的测样品和浓缩同位素的混合样品溶液；

步骤11.根据校正方法的计算公式，利用步骤9测得的数据计算校正系数K，并校正实验测得的步骤6处理后的含基质的待测样品溶液的同位素丰度比值；

步骤12.将实验测得的步骤3、步骤7、步骤8中配制的溶液的同位素丰度比值和步骤11中校正后的含基质的待测样品溶液的同位素丰度比的值同时带入同位素稀释质谱法的计算公式，计算出血清中痕量元素的浓度。

上述方法中，所述的待测样品的基质为血清，包括动物血清和人血清。

上述方法中，所使用的检测仪器为所有用动态反应池模式消除干扰的电感耦合等离子体质谱仪，如铂金埃尔默公司的DRC-e，也包括其它公司用反应池模式消除干扰的电感耦合等离子体。使用的反应气为甲烷、氧气或者氨气。

上述方法中，步骤6不是必须的步骤，本方法也适用于不经过步骤6处理的样品；或者经过更复杂的样品前处理过程处理的样品。

上述方法中，本发明的校正方法不适用于不含基质的样品,以及含基质的样品溶液上机测试其选定的两个同位素丰度的比值不相等的情况。

附图说明

图1为血清样品的微波消解过程示意图。

具体实施方式

实施例1用同位素稀释质谱法测定血清中硒(Se)含量

1、使用的仪器

电感耦合等离子体质谱(DRC－e型，美国PerkinElmer公司)

分析天平(XS205DualRange，d＝0.01mg，Mettler公司，德国)

Milli-Q A10超纯水机(Millipore公司，美国)

Milli-Q A10超纯水机(Millipore公司，美国)

微控数显电热板(LabTech公司)

MARS微波消解仪；(美国)

VITLAB PTFE烧杯50mL(德国)

2、使用的试剂

Se的标准物质SRM3149(NIST)

人血清标准物质SRM909c(NIST)

BV－III级浓硝酸(北京化学试剂研究所)

78Se的98.8％的同位素(橡树岭实验室)

BV－III过氧化氢30％(北京化学试剂研究所)；

实验条件

本实验需在10万级以上的洁净实验室环境下进行，实验室要求保持整洁、干净。

控制室内温度稳定在22℃左右。

ICPMS所需氩气纯度99.996％以上,所需甲烷气体纯度99.999％以上。并且严格控制仪器气体入口端压力Ar压力0.7～0.8MPa，CH₄气体压力0.055MPa左右。

实验室用水必须是当天制备，实验室所用的二级以下检测溶液必须当天配制。

仪器参数：

甲烷气体流量设置应新建Date only方法，选择⁸⁰Se使用DRC自动优化，同时照顾⁷⁸Se的灵敏度不能太小。(本实验使用的条件是甲烷0.8mL/min，氩气0.45mL/min)

实验过程中的容器用的是50ml(corning centristar)的离心管。使用前一天每支都用离心管30％的BV－III级浓硝酸润洗，再用超水水洗5次以上，每支离心管的洗液均不能重复使用。然后将洗净的离心管在真空干燥箱内干燥过夜。

实验步骤

配制一级硒的标准溶液：用重量法配制硒标准溶液，称重法称取SRM3149溶液约2g到干净的50ml离心管中，加入超纯水至50ml然后称量总重；配制成一级标准溶液，并计算其浓度。

配制二级硒的标准溶液：称重法称取一级硒的标准溶液约1g到干净的50ml离心管中，加入超纯水至50ml然后称量总重；配制成二级标准溶液，并计算其浓度。

配制三级硒的标准溶液：在测试当天称重法称取二级硒的标准溶液约1g到干净的50ml离心管中，加入超纯水至15ml然后称量总重；配制成三级标准溶液，并计算其浓度。

配制浓缩同位素溶液：称取大约1mg ⁷⁸Se的浓缩同位素样品，加入1ml的BV－III级浓硝酸，溶解后再加超纯水稀释到总重量约为50g左右，作为一级浓缩同位素母液，2～8℃保存待用。

浓缩同位素与血清样品混合样制备：实验当天取适量的一级浓缩同位素母液加入超纯水稀释后作为二级浓缩同位素溶液；再将二级浓缩同位素溶液用称重法稀释10倍作为三级浓缩同位素溶液。根据血清的初测浓度用重量法在微波消解罐中称取约1～1.3g血清(SRM 909c)，并称量适量(约0.5g)三级浓缩同位素溶液与之混合，加入8mL BVIII级硝酸(浓)和1mL BVIII级H₂O₂到微波消解罐中，制成浓缩同位素与血清样品混合样；为了获得同位素比测量的最佳精度，使同位素比值R接近1.0。

流程空白样品制备：浓缩同位素与血清样品混合样制备完成后，用重量法在微波消解罐中称取约0.35g三级浓缩同位素溶液，并加入8mL BVIII级硝酸(浓)和1mLBVIII级H₂O₂到微波消解罐中，制成流程空白样品。

血清样品平行样制备：在微波消解罐加1.3ml血清，并加入8mL BVIII级硝酸(浓)和1mLBVIII级H₂O₂到微波消解罐中，制成血清样品平行样。

血清样品的微波消解：将浓缩同位素与血清样品混合样制备、流程空白样品制备、血清样品平行样制备步骤制备的样品放入MARS微波消解仪中，按附图1中的消解程序进行消解。

样品的赶酸：将微波消解后的样品转入聚四氟乙烯烧杯中，在微控数显电热板上赶酸至尽干，然后加入H₂O₂：H₂O＝1:9的溶液，反复赶酸6次，约6小时后，液体颜色由黄色变成无色时，赶酸完毕。

浓缩同位素与标准溶液混合样配制：定值分析实验当天按照配制三级硒的标准溶液步骤配制三级硒的标准溶液，并称量和浓缩同位素与血清样品混合样中浓度相近的二级浓缩同位素溶液与之混合，加超纯水到50ml左右，制成浓缩同位素与标准溶液混合样；为了获得同位素比测量的最佳精度，使同位素比值R接近1.0。

浓缩同位素比值测定液和标准溶液比值测定液配制：配制合适浓度的浓缩同位素比值测定液，保证⁸⁰Se的响应信号(cps)相对水空白的响应信号足够大，可以忽略水空白的影响。配制合适浓度的标准溶液比值测定液保证78Se的响应信号(cps)相对水空白的响应信号足够大，可以忽略水空白的影响。

校正系数K值的测定：交替测定血清样品平行样制备步骤配制的血清样品平行样经微波消解和赶酸步骤处理后的溶液、浓缩同位素比值测定液和标准溶液比值测定液，各三次。

用R_Z1、R_Z2、R_Z3表示标准溶液比值测定液第一、二、三次的测得的同位素比值；

用R_x1、R_x2、R_x3表示血清样品平行样比值测定液第一、二、三次的测得的同位素比值；

用K表示血清中硒元素的同位素比值的校正系数，K₁＝R_Z1/R_x1；K₂＝R_Z2/R_x2；K₃＝R_Z3/R_x3；

则代入计算的K为K₁、K₂、K₃的均值。

计算公式为：

K₁＝R_Z1/R_x1

K₂＝R_Z2/R_x2

K₃＝R_Z3/R_x3

R_B，co＝K×R_B

R_Z1表示标准溶液比值测定液第一次测得的同位素比值；

R_Z2表示标准溶液比值测定液第二次测得的同位素比值；

R_Z3表示标准溶液比值测定液第三次测得的同位素比值；

R_x1表示血清样品平行样比值测定液第一次测得的同位素比值；

R_x2表示血清样品平行样比值测定液第二次测得的同位素比值；

R_x3表示血清样品平行样比值测定液第三次测得的同位素比值；

K₁、K₂、K₃、K表示校正系数；

R_B为待测样品与浓缩同位素混合物测得的丰度比；

R_B，co为待测样品与浓缩同位素混合物校正后的丰度比。

定值测定：交替测定浓缩同位素与标准溶液混合样配制成的溶液、浓缩同位素比值测定液和标准溶液比值测定液及浓缩同位素与血清样品混合样品经前处理后的溶液；血清与浓缩同位素的混合溶液混合样品测定3次；新配的标准溶液与浓缩同位素的混合溶液测定4次；其它溶液各测两次.仪器进样量大约1mL/min.

血清中硒的浓度计算：根据如下同位素稀释法的公式计算血清中硒的浓度

式中：

C_x为血清样本的浓度

C_z为标准溶液的浓度

m_Y为血清样本与浓缩同位素混合时，浓缩同位素加入的质量

m_X为血清样本与浓缩同位素混合时，血清样本加入的质量

m_Yc为有证标准物质与浓缩同位素混合时，浓缩同位素加入的质量

m_zc为标准溶液与浓缩同位素混合时，标准溶液加入的质量

Rz为标准溶液的同位素丰度比

R_Y为浓缩同位素的丰度比

R_Bc为标准溶液与浓缩同位素混合物的丰度比

R_B,co为血清样本与浓缩同位素混合物校正后的丰度比

C_B为测量流程空白。

实施例中待测样品是血清样本；有证标准物质是用到的标准溶液。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用同位素稀释质谱法给待测样品中痕量元素定值的方法，该定值方法包括如下步骤：

步骤1.分析被测量元素的特质，从被测量元素的所有同位素中选择两个合适的同位素作为定值时的测定同位素，同时获取所述两个合适的同位素其中一个的浓缩同位素；

步骤2.选择被测量元素的纯品有证标准物质作为溯源链的源；

步骤3.用称重法配制纯品有证标准物质和浓缩同位素的混合样品，并稀释成适当体积的溶液；

步骤4.用称重法配制待测样品和浓缩同位素的混合样品，并稀释成适当体积的溶液；待测样品和浓缩同位素的混合样制备完成后，用重量法称取少量的浓缩同位素溶液但是不加入待测样品制成流程空白样品；

步骤5.取三份待测样品稀释成溶液，作为待测样品平行样比值测定液，与步骤4中配制的混合样品溶液同步参加前处理及定值过程；

步骤6.将步骤4、5中制备的含基质的样品用微波消解的前处理手段破坏基质中的有机成分，然后经过赶酸，使处理后的样品达到上机测试的条件；

步骤7.配制适当浓度的纯品有证标准物质的溶液，作为标准溶液比值测定液；

步骤8.配制适当浓度的浓缩同位素的溶液，作为浓缩同位素比值测定液；

步骤9.在检测仪器上交替测定前述步骤6处理后的待测样品平行样比值测定液和标准溶液比值测定液；

步骤10.在检测仪器上交替测定步骤3、步骤7、步骤8中配制的溶液和步骤6处理后的样品；

步骤11.根据校正方法的计算公式，利用步骤9测得的数据计算校正系数K，并校正实验测得的步骤6处理后的含基质的样品溶液的同位素丰度比值；

所述的校正方法的计算公式为：

K₁＝R_Z1/R_x1

K₂＝R_Z2/R_x2

K₃＝R_Z3/R_x3

R_B，co＝K×R_B

R_Z1表示标准溶液比值测定液第一次测得的同位素比值；

R_Z2表示标准溶液比值测定液第二次测得的同位素比值；

R_Z3表示标准溶液比值测定液第三次测得的同位素比值；

R_x1表示待测样品平行样比值测定液第一次测得的同位素比值；

R_x2表示待测样品平行样比值测定液第二次测得的同位素比值；

R_x3表示待测样品平行样比值测定液第三次测得的同位素比值；

K₁、K₂、K₃、K表示校正系数；

R_B为待测样品与浓缩同位素混合物测得的丰度比；

R_B，co为待测样品与浓缩同位素混合物校正后的丰度比；

步骤12.将测得的步骤3、步骤7、步骤8中配制的溶液的同位素丰度比值和步骤11中校正后的含基质的样品溶液的同位素丰度比的值同时代入同位素稀释质谱法的计算公式，计算出待测样品中痕量元素的浓度；

所述的同位素稀释质谱法的计算公式为

式中：

C_x为待测样品的浓度；

C_z为有证标准物质的浓度；

m_Y为待测样品与浓缩同位素混合时，浓缩同位素加入的质量；

m_X为待测样品与浓缩同位素混合时，待测样品加入的质量；

m_Yc为有证标准物质与浓缩同位素混合时，浓缩同位素加入的质量；

m_zc为有证标准物质与浓缩同位素混合时，有证标准物质加入的质量；

Rz为有证标准物质的同位素丰度比；

R_Y为浓缩同位素的丰度比；

R_Bc为有证标准物质与浓缩同位素混合物的丰度比；

R_B,co为待测样品与浓缩同位素混合物校正后的丰度比；

C_B为测量流程空白。

2.一种用同位素稀释质谱法给待测样品中痕量元素定值的方法，该定值方法包括如下步骤：

步骤1.分析被测量元素的特质，从被测量元素的所有同位素中选择两个合适的同位素作为定值时的测定同位素，同时获取所述两个合适的同位素其中一个的浓缩同位素；

步骤2.选择被测量元素的纯品有证标准物质作为溯源链的源；

步骤3.用称重法配制纯品有证标准物质和浓缩同位素的混合样品，并稀释成适当体积的溶液；

步骤4.用称重法配制待测样品和浓缩同位素的混合样品，并稀释成适当体积的溶液；

步骤5.取三份待测样品稀释成溶液，作为待测样品平行样比值测定液，与步骤4中制备的混合样品溶液同步参加定值过程；

步骤6.配制适当浓度的纯品有证标准物质的溶液，作为标准溶液比值测定液；

步骤7.配制适当浓度的浓缩同位素的溶液；

步骤8.在检测仪器上交替测定前述步骤5中配制的溶液，以及步骤6配制的溶液的同位素丰度比的值；

步骤9.在检测仪器上交替测定步骤3、步骤4、步骤6、步骤7中配制的溶液；

步骤10.根据校正方法的计算公式，利用步骤8测得的数据计算校正系数K，并校正实验测得的含基质的样品溶液的同位素丰度比的值；

所述的校正方法的计算公式为：

K₁＝R_Z1/R_x1

K₂＝R_Z2/R_x2

K₃＝R_Z3/R_x3

R_B，co＝K×R_B

R_Z1表示标准溶液比值测定液第一次测得的同位素比值；

R_Z2表示标准溶液比值测定液第二次测得的同位素比值；

R_Z3表示标准溶液比值测定液第三次测得的同位素比值；

R_x1表示待测样品平行样比值测定液第一次测得的同位素比值；

R_x2表示待测样品平行样比值测定液第二次测得的同位素比值；

R_x3表示待测样品平行样比值测定液第三次测得的同位素比值；

K₁、K₂、K₃、K表示校正系数；

R_B为待测样品与浓缩同位素混合物测得的丰度比；

R_B，co为待测样品与浓缩同位素混合物校正后的丰度比；

步骤11.将测得的步骤3、步骤6、步骤7中配制的溶液的同位素丰度比值和步骤10中校正后的含基质的样品溶液的同位素丰度比的值同时代入同位素稀释质谱法的计算公式，计算出基质中痕量元素的浓度；

所述的同位素稀释质谱法的计算公式为

式中：

C_x为待测样品的浓度；

C_z为有证标准物质的浓度；

m_Y为待测样品与浓缩同位素混合时，浓缩同位素加入的质量；

m_X为待测样品与浓缩同位素混合时，待测样品加入的质量；

m_Yc为有证标准物质与浓缩同位素混合时，浓缩同位素加入的质量；

m_zc为有证标准物质与浓缩同位素混合时，有证标准物质加入的质量；

Rz为有证标准物质的同位素丰度比；

R_Y为浓缩同位素的丰度比；

R_Bc为有证标准物质与浓缩同位素混合物的丰度比；

R_B,co为待测样品与浓缩同位素混合物校正后的丰度比；

C_B为测量流程空白。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的被测样品的基质为血清。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的血清包括动物血清和人血清。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所使用的检测仪器为用动态反应池模式消除干扰的电感耦合等离子体质谱仪。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测仪器使用的反应气为甲烷、氧气或者氨气。