电感耦合等离子体质谱仪在测定黄芪的重金属元素的使用操作

黄芪，又名黄耆，为植物和中药材的统称。植物黄芪产于内蒙古、山西、甘肃、黑龙江等地，为国家三级保护植物。中药材黄芪为豆科草本植物蒙古黄芪、膜荚黄芪的根，具有补气固表、利水退肿、托毒排脓、生肌等功效。现代科学证明，重金属元素残留能够进入人体并与酶牢固结合，造成机体细胞结构和功能损伤，进而影响人们的身体健康。
 

本文参考中华人民共和国药典（2015）版四部通则（2321)铜、砷、镉、汞、铅测定法，使用ICP-MS 2000E电感耦合等离子体质谱仪，测定GBW10028（GSB-19）黄芪中五种重金属元素含量。

1.仪器简介
ICP-MS 2000E是江苏天瑞仪器股份有限公司自主研发的电感耦合等离子体质谱仪（如图1），采用PRC碰撞反应池技术，有效消除多原子离子干扰，显著降低易受干扰元素的检出限。
 

图1. ICP-MS 2000E电感耦合等离子体质谱仪外观图

2.原理 
样品经微波消解处理，通过雾化器雾化后送入高温等离子体中，干燥、原子化、电离，元素离子经接口室进入质谱仪，通过离子透镜系统、质量分析器及检测器，检测器对相应元素离子做出响应（每秒离子计数cps（counts per second）），利用响应强度与待测元素离子浓度成正比关系进行定量分析。

3.实验部分
3.1实验设备及试剂
ICP-MS 2000E(带碰撞反应池，江苏天瑞仪器股份有限公司)；
微波消解仪(WX-8000，上海屹尧)；
实验所用超纯水(电阻率达18.25MΩ·cm, 默克密理博，德国）；
硝酸（质量比为65%,G.R，萨劳，西班牙）；
元素标准溶液(10µg/mL，Inorganic Ventures，美国)；
氩气：纯度99.999% （Air Products，美国）。 
3.2样品前处理
称取0.5g样品(精确至0.0001g)至聚四氟乙烯微波消解罐中，加入10mL硝酸溶液，密封后进行微波消解。在200℃下保持约40分钟，待反应完成，冷却至室温，打开消解罐，将消解液转移至 50 mL 容量瓶中，加入20µL金单元素标准溶液（10mg/L），保持 Hg 元素的稳定性，同时做样品空白。选用锗、铟、铋做内标，内标以离线方式加入，分别向样品及空白中加入100µL锗、铟、铋标准溶液（10µg/mL），用电阻率为18.25MΩ·cm的超纯水定容至刻线，摇匀待分析。
3.3标液配置
采用逐级稀释法，配制介质为 10% 硝酸的 Cu、As、Cd、Hg、Pb 元素的标准溶液于一系列50 mL 容量瓶中，采用Ge、In、Bi作内标，以离线方式加入，其浓度为20 µg/L，用超纯水定容至刻度，摇匀待分析（见表1）。


表1.各元素标准曲线浓度（µg/L）

3.4仪器参数采用10μg/L Li 、Co、 In、 Ce、 U调谐液对仪器进行优化，所得到的仪器参数如下：
RF电源功率：1300W                           等离子气：13L/min
辅助气流速： 1.06 L/min                        载  气：  1.2L/min
采样深度：    16                              扫描方式： 跳 峰
3.5实验数据
在优化的参数条件下，对样品空白溶液平行测定7次，计算7次测试结果的标准偏差SD，以3*SD/K(K为标准曲线斜率)对应的浓度为方法检出限，同时对样品进行测定（见表2）。


表2.检出限、标准值及测定值

标准物质黄芪GBW10028（GSB-19）中，Hg仅提供标准值，未提供不确定度。
4.结论
本文采用了ICP-MS 2000E电感耦合等离子体质谱仪，以锗、铟、铋校正仪器波动和基体的影响，测定中药材标准物质黄芪（GBW10028)（GSB-19）中 Cu、As、Cd、Hg、Pb的含量。该方法检出限为10.17~69.56ng/L，测试值与证书标准值吻合，测试结果表明该方法检出限低，测试结果准确，完全可以满足2015药典对药材中多元素准确、快速分析的要求。