样本制备中的注射式过滤器
检测分析仪器性能有很多都异常灵敏，能够测定毫微微克级物质的检测分析仪甚至在许多实验室中已经成为标准型检测实验仪器，注射式过滤器在饮用水的微量检测分析中起到了不容忽视的作用，那么是怎么实现的呢?
图1：ICP质谱仪配置示意图
日常生活中，饮用水不可或缺，饮用水的洁净程度是保障人类健康基本前提。水中的各种物质可根据其浓度大小具备一定毒性，甚至给身体带来不可逆转的伤害。饮用水中的许多重金属已在其浓度较低时就具备一定毒性作用，经饮食进入体内，例如：重金属铅，当儿童体内血铅水平达到100微克/升时就会出现神经生理病变，例如：持续性智力障碍、运动障碍及心理健康方面问题。法律法规制定者及卫生组织，例如：WHO世界卫生组织规定饮用水中重金属含量极限值。欧洲及欧盟国家执行的是欧盟技术标准98/83/EG，德国执行的是德国政府2001年颁布的饮用水条例。
需定期检查饮用水
为了检测饮用水是否遵守规定极限值需要在饮用水生产过程中定期进行水质分析。饮用水检测分析中最基本的工作步骤便是样本制备：利用孔径0.45μm的过滤设备将水质样本中不可溶解的杂质过滤掉。注射式过滤器针对该应用目标开发设计。为保证水质检测分析结果不会有误，该种过滤器不得将影响水质检测结果的金属离子送入到被测样本中。完成样本制备后，将会利用ICP-AES电感耦合等离子体原子发射光谱检测分析法或ICP-MS电感耦合等离子体质谱检测分析法对水质样本中的金属元素进行测定。当水质样本检测结果低于法律法规规定的极限值时，被取的饮用水被视为安全、适合饮用。
水质检测分析结果仍需证明：检测分析时使用的微型注射水过滤器具有极高纯度，提取的金属离子低于指示极限以及明显低于监管机构规定极限值，从而证明其可在饮用水检测分析中使用。在金属离子的检测分析过程中选用的是ICP-MS电感耦合等离子体质谱检测技术。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)是一种高复杂性的多元素检测分析技术，在制药工业领域中、食品及饮料生产领域中、环境保护领域中、微量元素分析中均具有广泛应用。该项技术具有在Sub-ppt(万亿分之，以及μg/L)范围内进行检测分析能力。
ICP-MS电感耦合等离子体质谱技术检测原理
ICP电感耦合等离子体技术是基于原子发射光谱原理的一种技术。在高温下，氩等离子体将被测样本中元素分解为正电荷离子并根据它们的质量由后续质谱仪探测。原则上，ICP-MS电感耦合等离子体质谱检测过程由下列几个步骤组成：样本制备及进样，生成气溶胶，利用氩等离子体源实现离子化，利用探测系统探测及识别质量差异，包括：数据评估(参见Worley和Kvech)。表一所示便是ICP-MS电感耦合等离子体质谱检测过程示意图。
样本制备使用的注射式过滤器
微型注射式过滤器是一次性过滤装置，在它的两个由高纯度热塑性塑料制作的、没有使用粘结剂的过滤腔体之间具有一微孔滤膜。在对饮用水金属元素进行检测分析时，微孔滤膜可由几种不同材料制造的微孔滤膜，例如，聚酯纤维(PES)、醋酸纤维素(AC)及再生纤维素(RC)组成。当前的国家标准推荐过滤不溶性固体的微孔直径为0.45微米。试验过程中实际使用的除孔径0.45微米的PES聚酯纤维及CA再生纤维素材料的滤膜之外还尝试使用孔径0.2微米的RC醋酸纤维素滤膜。过滤器体的材料既可以是聚丙烯材料也可以是丙烯酸系的共聚物混合材料。在注射式过滤器的生产过程中，所有的零部件自动按照DIN EN ISO 9001标准进行质量检验并最后由质量保证部门对焊接质量、耐压性能及流量性能进行测试。
金属萃取测试方法
萃取金属元素时，在过滤面积类型为1/平方厘米注射式过滤器中将0.5毫升的超纯水经三个耦合的Mini-sart过滤单元注射出去。每个过滤单元均有一个B. Braun公司研发生产的10毫升一次性注射器。表1中列出了所使用的容积及洗出液量。
在ICP-MS电感耦合等离子体质谱检测分析技术中，共使用38种化学元素对注射式过滤器洗出进行试验。试验过程中，使用的色谱仪是Agilent ICP-MS7500型电感耦合等离子体质谱分析仪。测试过程中，仅使用了符合德国饮用水条例及世界卫生组织相关标准的元素进行测试，因为它们在饮用水检测分析过程中具有十分重要的意义。
洗出液盛放在Sarstedt公司生产的、30毫升收集管中，直至用硝酸及盐酸完成全部矿化。制作不加试验样本、起到对照作用的空白值时，用10毫升的一次性注射器吸取5毫升超纯水并注入Sarstat收集管中。在ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪的检测准备中，作为内部标准使用的是浓度10μg/L的铼溶液，洗出液容量要达到10毫升。
ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪按照所有实验元素进行标定。各种元素相应的标准溶液均利用仪器空白样本(零值)一并注入Agilent ICP-MS 7500型质谱仪中，记录下标定数据。图3：a、b和c表示Ni、Cu及207Pb元素标定度曲线示例;表示：比率Radio与元素浓度之间的函数关系，单位：μg/L。(该比率Radio表示各元素信号值：铼元素内部标准信号值为10μg/L)被测样本中各种元素浓度均可按照相应标定度计算，填入表2之中。
饮用水取样结果及讨论
饮用水水质分析中重要参数均汇总于表2之中。指示极限为0.1μg/L，内部标准再次检出率为100%(10μg/L)。12种元素中7种未超过该极限值，也没有发现金属离子。12种元素中5种元素在其单个样本检测中均超出规定极限值。该五种元素分别为铝、铜、铁、镍和钠。尤其是钠，包含：空白值在内的所有样本中钠元素均测得最高值(16~69μg/L)。在铁元素检测中，空白值为0.58μg/ L，在Mini-sart NML检测仪中检测到数值为1.2μg/L，仅在空白值中检测到了铝元素(0.69μg/ L)。在Mini-sart RC检测仪检测到的铜和镍元素含量分别为0.13μg/L和0.33μg/L。
试验结果清楚表明：不同元素洗出液在不同类型Mini-sart检测仪中检测到的结果均明显低于2001版德国饮用水条例及WHO世界卫生组织要求的极限值，许多金属元素含量甚至低于指示极限0.1μg/L。某些单一元素，尤其是钠元素检测结果超过检测极限值，但它们都比饮用水标准规定的极限值低几个百分点，没有明显增加样本中相关金属元素含量。
预滤器带来的金属元素污染可忽略不计
试验结果清楚表明：由Sartorius公司研发生产的Mini-sart牌注射式过滤器没有明显将金属离子转移至被测样本，是一种非常适合在ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪及ICP-AES电感耦合等离子体原子发射光谱仪进行饮用水金属元素检测时进行样本制备的工具，尤其适用于在清除不溶解固体物质样本制备中使用。
(文章来源：LaborPraxis德文版 2016第11期)
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