环境中含金属纳米粒子的ICP-MS分析新方法

With the widespread use of various nanometer-sized materials, metal-containing nanoparticles (NPs) have been increasingly discharging into the environment, leading to a potential serious threat to human health. Accordingly, the analysis of the metal-containing NPs in environmental samples has caused extensive attention in analytical chemistry and related fields. The project is proposed to explore novel extraction system based on magnetic solid phase extraction (MSPE) and capillary microextraction (CME) for the separation/preconcentration of interest metal-containing NPs and the corresponding free ions, develop MSPE/CME-inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) method for the simultaneous quantification of target NPs and the corresponding free ions in different environmental samples; explore the sizing feasibility of metal-containing NPs based on the porosity structure of monolith capillary column and porous magnetic adsorbents coatings, and develop ICP-MS-based method for the analysis of size distribution and number concentration of target metal-containing NPs in environmental samples, providing efficient technical platform for the analysis of metal-containing NPs in environment; and explore the migration, distribution and transformation of target metal-containing NPs in the environment. The fulfillment of the proposed project will greatly benefit the development of analytical chemistry, especially atomic spectroscopy/mass spectroscopy, and provide effective analytical techniques and fundamental information for the assessment of environmental effect of metal-containing NPs with extensive application potential.

随着各种纳米材料的广泛使用，越来越多的含金属纳米粒子(NPs)被排放进入自然环境, 对人体健康构成潜在威胁。环境中含金属NPs的分析已成为目前分析化学及相关领域广泛关注的热点课题之一。本项目将探索磁固相萃取(MSPE)和毛细管微萃取(CME)分离富集含金属NPs的新体系，建立用于不同基质环境样品中含金属NPs与相应离子同时定量的MSPE/CME-ICP-MS新方法；基于磁材料及毛细管整体柱的多孔结构进行含金属NPs的粒径分级，创立基于ICP-MS表征和分析含金属NPs粒径分布及数量浓度的新方法，为环境中含金属NPs分析提供新的技术平台；初步探讨含金属NPs在环境中的迁移、分布和转化规律。本项目的完成不仅对分析化学学科(特别是原子光谱/质谱)学术水平的提高和发展具有重要的学术意义，而且可为含金属NPs的环境效应研究提供可靠的实验方法和基础数据，具有广阔的应用前景。

随着各种纳米材料的广泛使用，越来越多的含金属纳米粒子（NPs）被排放进入自然环境, 对人体健康构成潜在威胁。环境中含金属NPs的分析已成为目前分析化学及相关领域广泛关注的热点课题之一。本项目针对常见的含金属NPs，制备了高选择性的磁性材料及整体柱材料，实现了目标NPs与复杂样品基质、相应金属离子的分离及其富集，发展和建立了基于液相微萃取/磁固相萃取/毛细管微萃取和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）/石墨炉原子吸收光谱联用的高灵敏方法，并将其用于环境样品中Ag NPs、TiO2 NPs、ZnO NPs、CuO NPs、NiO NPs、CeO2 NPs等的定量分析。为了获得NPs的粒径信息，基于毛细管电泳-紫外检测和中空纤维流场流-ICP-MS联用，实现了不同粒径Au NPs的分离分析，建立了分析实际水样中纳米粒子的浓度及尺寸分布的新方法；在实际环境水样分析中，探索了影响NPs粒径分布的可能因素。此外，将所建立的基于ICP-MS的联用方法用于含金属NPs孵育的细胞中目标金属的分析测定，结合多种生物指标评价结果，探讨了含金属NPs在生物体系中的迁移和转化规律，为阐明其作用/代谢机制提供了重要的数据信息。本项目所开发的固/液相萃取体系对于拓宽现有样品前处理技术的应用领域具有重要的借鉴价值，在含金属NPs分析中具有良好的实用价值；所建立的方法可用于环境样品中含金属NPs的粒径、浓度分析，为高效环境监测提供可靠的技术平台；所建立的综合性分析平台为探索含金属NPs及元素形态的生物可给性提供了可靠和高效的技术支持。本项目的完成不仅对分析化学学科（特别是原子光谱/质谱）学术水平的提高和发展具有重要的学术意义，而且可为含金属NPs的环境效应和生物可给性研究提供可靠的实验方法和基础数据，具有广阔的应用前景。