微波等离子体炬质谱分析水样中部分金属元素价态的直接方法研究

Element analysis is a kind of analysis technology widely used, but usually only given elements in the sample composition, for the analysis of the element form, usually requires tedious separation and chemical processing. However，the analysis of elemental valence, is quite important in many fields of practical application and is of great intrest for analytical chemistrists. In previous studies under the surpportment of the national instrumentation programm, we found that the microwave plasma mass spectrum can not only more sensitive in detecting some metal ions in water samples, also can get the information about the valence of metal ions as in the solution .This project plan to study in-depth this phenomenon, including these metal elements in microwave plasma charge transformation rule, the relationship between these ions carry charge and microwave plasma excitation energy, and compared with the results from the spectral analysis, quantitatively studying on the same elements in various forms in the response rule of microwave plasma mass spectrum, and also plan to apply the law in some important nonmetallic element detection, finally established in the form of different elements at the same time fast generally analysis method.The objective of the study will help understand the process of transformation from liquid to gas phase in the solution ionic charge the physical mechanism of change, is the research of general liquid aerosols shift to provide new ideas and perspectives, at the same time also can promote the microwave plasma mass spectrometry in water detection, the resaerch of this program will have positive significance in the development of rapid scene analysis.

元素形态分析是目前元素分析研究中的热点。通常的形态分析都需要针对待测元素的不同价态进行繁琐的分离及化学处理过程，费时耗力，而直接判定元素的价态则是检测的关键步骤之一。我们在前期的研究中发现，微波等离子体质谱不但可以较灵敏地检测水质样品中一些金属离子，还能够直接得到溶液中一些金属离子的价态信息。本项目拟深入研究这些金属元素离子携带电荷的转换与微波等离子体激发能量之间的关系和规律性，定量地研究同一金属元素价态离子用微波等离子体质谱检测的最佳条件，结合光谱分析，建立唯像模型，并将这些结果应用于其它金属和非金属元素的检测，最终建立同时检测元素价态的快速普适的分析方法。本项目的研究对快速元素形态分析的发展具有积极意义和促进作用，对离子的电荷转换研究也有助于理解溶液中离子从液相到气相转化的具体物理过程，为一般的气液转变研究提供新的观点和视角，同时也可推广微波等离子体质谱在水样检测等领域的应用。

元素形态分析是目前元素分析研究中的热点。通常的形态分析都需要针对待测元素的不同价态进行繁琐的分离及化学处理过程，费时耗力，而直接判定元素的价态则是检测的关键步骤之一。我们在执行前期的研究中发现，微波等离子体质谱不但可以较灵敏地检测水质样品中一些金属离子，还能够直接得到溶液中一些金属离子的价态信息。本项目围绕微波等离子体炬质谱在水样中部分常见金属元素价态的直接方法这个中心开展研究，按照元素周期表族的分布具体研究了钛、铁、钴、镍、铜、锌、锆、钼、镉稀土、铅、锑、铋等金属元素的特征MPT质谱，系统地总结了这些金属元素形成复合离子的机理以及蕴含其中的价态变化，为继续深入研究这些金属元素价态直接分析方法奠定了基础；针对个别具有多同位素的金属元素，我们还建立了初步的唯像模型，可以简便地解决不同的同位素之间与微波等离子体矩产生的试剂离子互相耦合造成的谱峰重叠的困难，模拟结果和实验结果吻合得很好。另外，我们还通过部分金属元素的检测试验，对比了国产仪器和目前进口的商用仪器之间的检测性能差异，提炼出国产仪器的优势，这也为国产仪器的发展添砖加瓦。我们由本项目所发展的快速简便的检测这些金属元素的方法目前已被一些分析测试机构采纳，在部分实际检验项目中得到推广应用。本项目还进一步将MPT等离子体质谱技术推广应用于一些有机化合物，特别是与食品污染相关的黄曲霉素和四环素等，均取得了较好的结果，也为进一步的推广MPT质谱技术的应用范围打开新的发展方向。通过本项目的研究，我们取得了一些列的成果，发表了11篇论文，其中SCI收录8篇， CSCD核心论文3篇，并培养了学生和骨干研究生若干。