前言安捷倫 ICP-MS儀器已成為許多環境實驗室的標配設備，憑借檢測速度快、靈敏度高、結果準確、穩健可靠而廣受認可。它能夠與自動進樣器、高速不連續進樣系統和自動稀釋器無縫集成，進一步推動了其在業內的廣泛應用[1-3]。這些功能在第三方環境檢測實驗室中尤為重要，因為目前行業競爭加劇、運營成本壓力攀升，樣品檢測通量與工作效率已然成為實驗室核心訴求。與此同時，實驗室需要在更短的時間內處理更多樣品，同時還要保證數據質量和操作便捷性。為了滿足這些需求，Agilent 9500 串聯四極桿 ICP-MS (ICP-MS/MS) 配備了獨特的雙池耦合碰撞反應系統(DCS)。針對大批量樣品常規檢測，DCS 可以采用高性能氦氣碰撞模式 (AHM)，這是一種革命性的碰撞池模式，可為各種待測元素提供高質量的數據。

AHM 依托碰撞誘導解離 (CID) 和動能歧視 (KED) 雙重機制，能夠有效消除干擾，實現高靈敏度檢測，而無需頻繁切換池條件。AHM：基于氦氣的干擾消除技術全新突破AHM 是 He-KED 碰撞池技術的重大革新，它能夠實時動態優化 DCS 條件，實現低質量數和高質量數元素的可靠檢測。相較于傳統氦氣模式，AHM 對低質量數元素的靈敏度提高了約20 倍，對中高質量數元素的靈敏度提高了約 2 倍。通過在單一氣體模式下實現全周期表范圍內元素的干擾消除，AHM 替代無氣體模式、傳統氦氣模式及高能 (HE) 氦氣模式。使用 9500 ICP-MS/MS 及 DCS 無需切換池氣體，簡化了工作流程，提升了樣品檢測效率。如圖 1 所示，DCS 采用了兩級離子導桿設計（前離子導桿和后離子導桿）和快速池電壓控制技術，這也是 AHM 相對于傳統 He-KED 模式性能提升的基礎。關于 DCS 和 AHM 的更多技術詳情請閱讀參考文獻[4]。

AVS MS 是一種全自動多通切換閥系統，可引導樣品和沖洗液通過不同的流路[1,2]。它僅在數據采集期間將樣品引入 ICP-MS，其余時間均引入潔凈的空白溶液。這種進樣方式不僅可以提高樣品通量，還可以減少進入儀器的樣品量，從而降低清潔需求并提高長期穩定性。通過將 AVS MS 不連續進樣與適用于所有元素的 AHM 碰撞池模式相結合，實驗室可以實現更高的樣品通量和更低的維護頻率，最終降低運營成本并提高效益。本研究采用 9500 ICP-MS/MS 分析了能夠代表第三方環境檢測實驗室日常檢測情況的有證標準物質 (CRMs)，以評估儀器的準確性、效率和長期穩定性。

實驗部分儀器使用配備標準鎳錐、MicroMist 玻璃同心霧化器和超高基質進樣 (UHMI) 系統的 Agilent 9500 ICP-MS/MS 采集數據。9500 ICP-MS/MS 還配備了可選的安捷倫 AVS MS 不連續進樣附件。UHMI 采用氣溶膠稀釋技術，確保在分析各種復雜樣品時具有出色的基質耐受性。AVS MS 還可大幅縮短每次檢測過程中儀器暴露于樣品的時間，有助于進一步提升大批量樣品檢測時的基質耐受性。表 1 中陰影部分的儀器參數是在 Agilent OpenLab ICP-MS軟件中選擇通用的僅 AHM 預置方法及適用于高基質樣品的UHMI-4 等離子體條件后自動設置的。離子透鏡電壓通過自動調諧優化后，亦由軟件自動加載。9500 ICP-MS/MS 及 AVS MS 的具體操作參數分別匯總于表 1和表 2。

樣品和標樣使用水、土壤和沉積物 CRMs 代表典型的環境樣品，用以驗證方法的準確性。所用標準物質包括 NIST 1643e 天然水中的痕量元素 (Gaithersburg, MD, USA)、HPS 土壤 B 和 HPS 河流沉積物 A (High Purity Standards, Charleston, SC, USA)。所有CRMs 均用去離子水按 1:10 比例稀釋，土壤和沉積物 CRMs再按 1:50 比例稀釋，以確保待測元素濃度落在校準范圍內。同時還準備了五個未知環境水樣，模擬實際實驗室檢測場景，并評估方法性能。配制含 1% HNO3 + 0.5% HCl 的空白樣品，用于定量限 (LOQs)的測定。

校準標樣大多數元素的校準標樣由安捷倫多元素環境校準標樣配制，而汞 (Hg) 標樣則由 1000 ppm 單元素儲備液 (Kanto ChemicalCo., Inc., Japan) 配制。所有校準標樣均為 1% HNO3 和 0.5%HCl 的酸基質體系。痕量元素和礦物元素六點校準曲線的濃度范圍見圖 2。

質量控制溶液質量控制 (QC) 溶液，包括初始校準驗證 (ICV)、連續校準驗證(CCV) 和連續校準空白 (CCB) 溶液，均按與校準標樣相同的方式配制。除汞以外，其余所有待測元素的溶液均采用安捷倫多元素環境校準標樣進行配制，基質為 1% HNO3 和 0.5% HCl。汞 QC 溶液由 1000 ppm 單元素儲備液 (Kanto Chemical Co.,Inc.) 配制而成。分析序列圖 2 所示的分析序列旨在模擬第三方環境檢測實驗室常遇到的實際樣品基質。使用 9500 ICP-MS/MS 對該序列進行分析。樣品包括水、土壤和沉積物 CRMs、實際環境水樣和 QC樣品。本研究未采用基質匹配校準，且在兩小時的序列分析過程中未進行重新校準。

結果與討論樣品通量使用配備集成式 AVS MS 的 9500 ICP-MS/MS，在 DCS 的AHM 模式下檢測所有元素。總共分析了 141 個樣品，耗時138 分鐘，每個樣品的檢測時間不到 1 分鐘。相比之下，使用安捷倫單四極桿 ICP-MS 分析類似的樣品序列，每個樣品大約需要 1 分 30 秒[1]。因此，與單四極桿 ICP-MS 方法相比，本文所述工作流程可將樣品通量提高 50%。檢出限根據空白樣品 10 次測量結果的 10σ 計算定量限 (LOQs)（表3）。雖然 LOQs 并不代表可達到的檢出限 (DLs)，但對于本應用而言已足夠。通過延長積分時間、采用更高純度的試劑以及更潔凈的實驗操作以降低空白污染，可以進一步降低檢出限，但這可能會增加分析成本。

水、土壤和沉積物 CRMs 分析在整個分析序列中，對這三種 CRMs 進行了多次分析。為了模擬低濃度天然水樣，NIST 1643e 在經過 10 倍稀釋后進行測定，土壤和沉積物則經過 10 倍和 50 倍分步稀釋后測定。計算各待測元素的平均濃度、相對標準偏差 (%RSDs) 和平均回收率，結果如表 4 所示。CRM 樣品中所有元素的檢測結果均與認證參考值高度吻合。例外是河流沉積物 A 中的Co，其回收率超出 100% ± 10% 的范圍。由于 10 倍和 50 倍稀釋的結果均超出范圍，這提示該標準物質可能存在污染。長期穩定性為了證明方法的穩定性，使用 9500 ICP-MS/MS 系統在 DCS的 AHM 模式下連續分析了 141 個樣品和 QC 溶液，時長超過兩小時。圖 3 顯示，在整個運行過程中，內標 (ISTD) 回收率保持在80%–110% 之間，表現出優異的穩定性。圖中還包含利用OpenLab ICP-MS 軟件的智能半定量功能獲得的每個樣品的總基質固體 (TMS) 值。智能半定量功能可在大約 2 秒內完成全譜掃描，快速出具樣品的半定量分析結果[5]。由于 TDS 約為 TMS 的兩倍，因此在分析序列中，有幾份 TDS含量超過 1000 ppm 的樣品被反復引入至 9500 ICP-MS/MS 系統進行分析。盡管 TDS 含量較高，ISTD 信號仍保持穩定，表明 9500 ICP-MS/MS 搭配 UHMI 在挑戰性的基質條件下具有穩健性