擔心ICP-MS測汞回收率低或汞殘留嗎? 讓CV-AFS與直汞分析消除你的煩惱

根據最新的市場研究[1]指出,汞分析儀市場預計從今年的2.246億美元成長至2023年的3.115億美元。環境保護法規數量的持續增加、政府及監督機構對監測環境的積極參與,以及政府對汙染監控資助的增加都是推動汞分析儀市場增長的主要原因。尤其在亞太地區,工業化發展導致的汞排放量增加,以及對汞排放的嚴格監管,預計將成為全球最大的汞分析儀市場。

[1] Mercury Analyzer Market by Type (Cold Vapor Atomic Absorption, and Cold Vapor Atomic Fluorescence), End Use (Environmental Monitoring, Food, Oil, Gas, & Petrochemical, Healthcare), and Geography - Global Forecast to 2023

持續成長的汞分析市場,勢必會帶動汞分析儀器的競爭。目前較常見的方法有冷蒸氣原子吸收光譜法(CV-AAS)、冷蒸氣原子螢光光譜法(CV-AFS)以及感應耦合電漿質譜法(ICP-MS),上述的分析方法均必須搭配適當的樣品前處理,像是密閉式微波消化(microwave digestion)。然而為了減少樣品前處理的時間與溶劑消耗成本,市場上也開始推展不需要進行樣品前處理的分析設備,像是直接汞分析儀(direct mercury analyzer, DMA)或是LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)。

其中,雖然ICP-MS普遍被認為是許多常規無機分析的黃金標準,但是許多人在使用經驗上可能都遇過一些常見的問題:

  • 靈敏度不佳

汞具有非常高的第一電離電位(10.44eV),Plasma中只有約4%被電離,再加上汞有7種全部少於30%的同位素,總元素濃度被劃分為許多單獨的同位素,所以每個單獨的同位素的離子數量以及靈敏度皆會較低。如何消除這樣的問題呢?Plasma必須在盡可能高的溫度下運行,讓汞原子的電離達到最大化,且系統必須提供高靈敏度,以補償每個汞同位素的低電離度和低豐度

  • 記憶效應

汞容易殘留在樣品進樣管路中,進而造成分析效率降低,因此需要長時間的沖洗。建議使用含有Au 200 ug/L 2%(v/v) HNO3清洗系統可以降低汙染,但是這也表示會產生Ar和其他耗材的消耗成本的增加

 

假如你需要測定低濃度的汞,但是又不想面對上述複雜的問題,這時候你可以考慮使用CV-AFS來完成您的汞分析工作。CV-AFS不但擁有跟ICP-MS相同的偵測極限,在操作與日常保養維護上也相對簡便許多。

不過無論你是使用ICP-MS或CV-AFS仍然會遇到樣品需要進行前處理,尤其是做汞分析更需要注意前處理的手法。由於汞的化學特性導致其本身容易揮發於空氣當中,因此一般會使用低%的HCl製備汞標準品以及樣品,確保形成穩定的複合物[HgCl4] 2-,保持溶液中的汞。但是為了避免Cl對V, Cr, As和Se會產生多原子干擾,使用ICP-MS方法時建議使用單獨的HNO3。由此可知,看似簡單的前處理工作其實也不簡單。這時候你可以選擇使用直接汞分析儀(DMA)來解決繁瑣的工作內容。

▲依據EPA Method 7471 B - Mercury in Solid or Semi-Solid Waste,DMA與一般AA分析250個樣品,分析成本及時間比較圖

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