中国原子光谱发展近况概述SCIEI北大核心CSCD

原子光谱技术作为现代分析检测技术中的一个重要组成部分,在分析领域中占据着举足轻重的地位,而其发展也反映了分析技术的不断改革与创新。综述了中国原子光谱技术近15年来(2000年—2014年)的研究与应用进展。内容涉及原子光谱的多个分支领域,包括原子发射光谱(atomic emission spectrometry,AES),原子吸收光谱(atomic absorption spectrometry,AAS),原子荧光光谱(atomic fluorescence spectrometry,AFS),X射线荧光光谱(X-ray fluorescence spectrometry,XRF)以及原子质谱(atomic mass spectrometry,AMS)五种原子光谱技术,重点关注各技术在检测方法上的创新及其在环境样品、生物样品、食品饮料以及地质材料等相关领域中的应用,并对原子光谱分析中利用到的各种联用技术进行了简要介绍。最后展望了今后我国原子光谱技术的发展方向。     

中国原子光谱发展近况概述

原子光谱技术作为现代分析检测技术中的一个重要组成部分,在分析领域中占据着举足轻重的地位,而其发展也反映了分析技术的不断改革与创新。综述了中国原子光谱技术近15年来(2000年—2014年)的研究与应用进展。内容涉及原子光谱的多个分支领域,包括原子发射光谱(atomic emission spectrometry,AES),原子吸收光谱(atomic absorption spectrometry,AAS),原子荧光光谱(atomic fluorescence spectrometry,AFS),X射线荧光光谱(X-ray fluorescence spectrometry, XRF)以及原子质谱(atomic mass spectrometry,AMS)五种原子光谱技术,重点关注各技术在检测方法上的创新及其在环境样品、生物样品、食品饮料以及地质材料等相关领域中的应用,并对原子光谱分析中利用到的各种联用技术进行了简要介绍。最后展望了今后我国原子光谱技术的发展方向。     

金属稳定同位素标记生物分析进展

细胞和组织的很多特定功能都由其在不同的生理条件下的生物分子含量决定,极少数分子的改变就有可能影响细胞生物功能并触发疾病生理过程,因此高灵敏的生物分子检测技术在疾病机理研究和疾病早期诊断方面具有重要作用。金属稳定同位素和放射同位素化学性质相近,借鉴放射同位素标记的成功经验,通过金属稳定同位素标记多组分生物分子,可以用原子质谱高灵敏地检测多组分生物分子。作为灵敏准确的金属元素检测工具,电感耦合等离子体质谱检出限低、基体效应低、线性范围广、同位素谱线分辨率高,因此适用于金属元素标记生物分子检测。金属稳定同位素标记已经被广泛应用到蛋白质、核酸、酶活性、生物小分子、甚至单个细胞的检测中,取得了一些可喜的进展,并展现了广阔未来应用前景。金属稳定同位素标记生物分析方法有三个特性：高灵敏度-大多数金属的稳定同位素有较高的标记灵敏度,并且可以通过纳米材料标记等方法实现信号放大;多组分同时分析-质谱仪同位素谱线高分辨率提供了多组分分析能力;高准确度-同位素稀释法提供了可溯源到SI国际单位制的高准确度检测结果。为了更好的推动相关研究,简要介绍金属稳定同位素标记生物分析的进展,主要内容包括以下几个部分：金属稳定同位素检测工具-无机质谱、金属稳定同位素标记高灵敏度分析、金属稳定同位素标记多组分同时分析、金属稳定同位素标记高准确度分析、金属稳定同位素标记单细胞分析的进展。     

中国原子光谱技术及应用发展近况

原子光谱（atomic spectrometry,AS）技术作为分析领域一个重要的组成部分,是尖端科学快速发展的助推器。随着国家对高新技术的愈加重视,国内的分析检测技术也在飞速发展,原子光谱技术作的发展则成为了极其重要的推动力。对中国原子光谱近4年（2015年-2018年）的研究成果与应用进展做了一个综述,内容主要分为六大部分：原子发射光谱（atomic emission spectrometry, AES）包括电感耦合等离子体发射光谱（inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES）,辉光放电发射光谱（glow discharge optical emission spectrometry, GD-OES）,介质阻挡放电发射光谱（dielectric barrier discharge optical emission spectrometry, DBD-OES）和激光诱导击穿光谱（laser induced breakdown spectrometry, LIBS）;原子吸收光谱（atomic absorption spectrometry, AAS）包括火焰原子化吸收光谱（flame atomic absorption spectrometry, FAAS）,石墨炉原子化吸收光谱（graphite furnace atomic absorption spectrometry, GFAAS）和氢化物发生原子吸收光谱（hydride generation atomic absorption spectrometry, HGAAS）;原子荧光光谱（atomic fluorescence spectrometry, AFS）;X射线荧光光谱（X-ray fluorescence spectrometry, XRF）;元素质谱（elemental mass spectrometry, EMS）包括电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS）,辉光放电质谱（glow discharge mass spectrometry, GDMS）,激光电离源质谱（laser ionization mass spectrometry, LIMS）和原子探针层析成像（atom probe tomography, APT）;原子光谱分析的联用技术。主要关注了各个技术及各种联用技术在仪器设备、检测方法、检测性能上的突破和创新,并简要介绍它们在电子、冶金、地质、环境、制药、食品、生命科学等多种领域中的应用。     

基于原子光谱法的元素形态分析技术进展

元素的形态分析在环境和生物分析中极其重要,因为元素在生物体内的作用及其代谢过程在很大程度上取决于元素存在的化学形态,而不仅仅是元素的总量。形态分析是指测定样品中构成元素总量的单独物理化学形式的浓度。最先进的形态分析方法是色谱分离和光谱检测的联用技术,特别是色谱和电感耦合等离子-质谱(ICP-MS)的联用。但是,联用技术的设备投入大、运行成本高,难以在常规实验室中的推广应用。在许多情况下,采用非色谱分离方法对样品进行处理,也可以得到足够的元素形态信息。基于非色谱分离、原子光谱测定的元素形态分析方法的费用低、操作简单、易于推广应用。本文总结了元素形态分析的样品前处理方法,综述了基于原子光谱法的元素形态分析中比较常用的非色谱分离技术,对溶剂萃取、浊点萃取、单滴微萃取、分散液液萃取等分离技术的原理、应用和优缺点进行了评述,介绍了固相萃取中常用的吸附剂及其在元素形态分离中的应用,以及氢化物发生、共沉淀等分离方法。相比于色谱分离方法,非色谱方法是快速、灵敏、廉价的分离技术。     

色谱－原子光谱应用于环境中痕量金属有机物的分析

不同形态的元素其生物效应差别很大，决定它们在环境中的行为和归宿。金属有机化合物分析属金属形态分析。这类化合物的分离多用色谱法。但色谱所用的检测器如电子捕获检测器、火焰离子化检测器和紫外可见光度计对金属的选择性较差，而原子光谱由于对金属有较好的选择性，用作色谱的检测器可以避免在测定过程中的许多干扰。本报告简要介绍色谱和原子光谱的各种联用方法及其在环境分析中的应用。     

色谱—原子光谱应用于环境中痕量金属有机物的分析

不同形态的元素其生物效应差别很大，决定它们在环境中的行为和归宿。金属有机化合物分析属金属形态分析。这类化合物的分离多用色谱法。但色谱所用的检测器如电子捕获检测器、火焰离子化检测器和紫外可见光度计对金属的选择性较差，而原子光谱由于对金属有较好的选择性，用作色谱的检测器可以避免在测定过程中的许多干扰。本报告简要介绍色谱和原子光谱的各种联用方法及其在环境分析中的应用。     

代谢组NMR分析与药物毒理研究

代谢组学是定量研究生物体内源性代谢物整体及其变化规律的科学,是系统生物学的一个重要组成部分. 通过代谢组分析,可以较为全面地认识给定生物系统受内因或外因的影响后其生物化学过程变化的规律. 目前,代谢组分析检测技术主要包括核磁共振波谱技术及色谱-质谱联用技术. 代谢组数据分析和挖掘技术主要包括非监督与监督的多变量分析模式识别方法. 目前已被广泛应用于病理生理、基因功能、药物毒理和环境毒理等领域. 该文简要综述了代谢组NMR分析中的实验设计、NMR谱的获取、模式识别技术和代谢组学在药物毒理评价中的应用.      

毛细管电泳-原子光(质)谱联用技术在金属形态与生物分子相互作用研究中的应用SCIEI北大核心CSCD

金属形态与生物分子相互作用研究对于揭示金属元素在正常生命过程、重大疾病的发生、诊断和治疗过程中的作用机理具有重要意义,发展研究金属元素形态与生物活性分子相互作用的新技术和新方法非常重要。简要总结了十余年来,在发展毛细管电泳与电热原子吸收光谱和毛细管电泳与电感耦合等离子体质谱在线联用新技术,及其在不同形态金属与生物分子相互作用机理研究方面的工作。这些工作利用毛细管电泳-原子光(质)谱联用技术不仅能够直接证明镉、锌、不同形态的汞、不同形态的锑与谷胱甘肽、DNA、人血清白蛋白、牛血清白蛋白间的相互作用,以及这些金属及其不同形态与生物分子加合物的生成,而且还能够测定相互作用的热力学参数、反应级数和动力学参数。另外,结合圆二色光谱、红外光谱光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱等实验手段,进一步研究了金属及其不同形态与生物分子作用对生物分子二级结构的影响及在生物分子上可能的结合位点等。     

毛细管电泳-原子光(质)谱联用技术在金属形态与生物分子相互作用研究中的应用

金属形态与生物分子相互作用研究对于揭示金属元素在正常生命过程、重大疾病的发生、诊断和治疗过程中的作用机理具有重要意义,发展研究金属元素形态与生物活性分子相互作用的新技术和新方法非常重要。简要总结了十余年来,在发展毛细管电泳与电热原子吸收光谱和毛细管电泳与电感耦合等离子体质谱在线联用新技术,及其在不同形态金属与生物分子相互作用机理研究方面的工作。这些工作利用毛细管电泳-原子光(质)谱联用技术不仅能够直接证明镉、锌、不同形态的汞、不同形态的锑与谷胱甘肽、DNA、人血清白蛋白、牛血清白蛋白间的相互作用,以及这些金属及其不同形态与生物分子加合物的生成,而且还能够测定相互作用的热力学参数、反应级数和动力学参数。另外,结合圆二色光谱、红外光谱光谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱等实验手段,进一步研究了金属及其不同形态与生物分子作用对生物分子二级结构的影响及在生物分子上可能的结合位点等。     

Molybdenum,Platinum, and Tantalum Metal Atomizers or Vaporizers in Analytical Atomic Spectrometry

Abstract

The application of metal (tantalum, molybdenum, and platinum) devices in analytical atomic spectrometry is reviewed in this article. These metal devices have been employed in various analytical atomic spectrometric techniques for more than three decades, mainly as electrothermal atomizers or electrothermal vaporizers, in various physical shapes, such as tubes, platforms, loops, and wires (or coils/filaments). Their application spans from atomic absorption spectrometry (AAS), atomic emission spectrometry (AES) atomic fluorescence spectrometry (AFS), inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP‐AES) to inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP‐MS). The analytical figures of merit and the practical applications reported for these metal devices are reviewed, and the atomization mechanism on these metal atomizers is briefly summarized, too. In addition, other applications of the metal devices are discussed, including analyte preconcentration by electrodeposition and sequential metal vapor elution analysis (SMVEA). Furthermore, the application of these metals in graphite furnaces encompasses the schemes with the metals in the form of furnace linings, platforms, or impregnated salts.     

准分子激光取样与电感耦合等离子体质谱和光谱联用分析仪器研究进展

将准分子激光剥蚀取样后的产物经由电感耦合等离子质谱与光谱分析,从而获得被激光剥蚀样品的元素与同位素含量信息,是迄今为止适应于表面原位微区分析最为重要的分析科学技术手段之一.基于准分子激光剥蚀取样技术分别与电感耦合等离子体质谱或发射光谱技术联用的分析手段,已经被广泛应用于地质学、材料学、环境科学,甚至生命科学领域的原位微...     

X射线荧光微区分析结合电感耦合等离子体质谱法进行保健食品中元素含量的测定

X射线荧光光谱微区分析法既有X射线荧光光谱法快速、简便、无损检测等特点,又可对保健食品表面的元素分布进行检测,电感耦合等离子体质谱法具有检出限低、线性范围宽、多元素同时测定等优点,旨在建立一种X射线荧光光谱微区分析法和电感耦合等离子体质谱法联合测定保健食品中元素种类、分布及含量的方法。利用Ｘ射线荧光光谱微区分析技术对一种保健食品进行了元素种类及元素在样品表面的分析,并对元素含量进行了半定量分析,确定保健品中含有钙（Ca）、铁（Fe）、钌（Ru）、钼（Mo）元素。利用微波消解-电感耦合等离子体质谱法对其中含有的主要元素Ca和Fe进行了定量分析。微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定结果Ca元素平均值为6.23%,相对标准偏差1.78%;Fe元素平均值3.82%,相对标准偏差 2.14%。与X射线荧光光谱微区分析法半定量测试结果的样品中含有的Ca元素含量在6.0%～10.0%之间,样品中含有的Fe元素含量在2.0%～4.0%之间的结论一致。且通过X射线荧光光谱微区分析法得知保健食品表面的各元素分布不均匀。结果表明：X射线荧光光谱微区分析方法既可利用微量样品快速无损测得保健食品中的元素半定量含量,又可测得保健食品中的元素分布情况。结合电感耦合等离子体质谱法,还可以对样品中感兴趣的元素含量进一步检测,得到定量分析结果。     

Illuminate Proteins and Peptides by Elemental Tag for HPLC-ICP-MS Detection

Abstract

High-performance liquid chromatography–inductively coupled plasma mass spectrometry (HPLC-ICP-MS) is becoming a significant complementary technique of HPLC–molecular mass spectrometry for proteins and peptides quantification. However, the naturally occurring heteroelements inside proteins and peptides, such as sulfur, phosphor, and selenium, are not sensitive enough in ICP-MS for low-abundance proteins and peptides, due to their low ionization efficiency or polyatomic spectral interference. In order to make the low-abundance proteins and peptides “visible” by HPLC-ICP-MS, a foreign elemental tag can be employed. The foreign elemental tags are highly sensitive in ICP-MS and almost absent in common biological matrices, which leads to significantly low limits of detection. This review summarizes the major applications of elemental tags in combination with HPLC-ICP-MS detection. The organic mercury tags, iodine tags, ferrocene tags, and macrocyclic metal chelate complex tags are discussed in detail. The recent development of HPLC-ICP-MS in combination with elemental tags demonstrates the great potential in sensitive and accurate proteins and peptides quantification.     

Determination of Trace Elements in Vegetable Oils and Biodiesel by Atomic Spectrometric Techniques—A Review

Abstract

The determination of trace elements in edible oils and biodiesel using atomic spectrometric methods is reviewed. Problems related to sample pretreatment for appropriate sample introduction and calibration are addressed as well as the strategies to overcome them. Recent trends aimed at simplifying sample manipulation are presented. The applications and scope of atomic absorption spectrometry (AAS), flame optical emission spectrometry (F-OES), inductively coupled plasma–optical emission spectrometry (ICP-OES), and inductively coupled plasma–mass spectrometry (ICP-MS) techniques for the determination of trace metals in edible oils and biodiesel are discussed, as well as some current instrumental new developments.     

肺癌和癌旁组织中55个元素的原子光谱分析

建立了利用原子光谱技术测定人肺组织中55种元素的方法。样品采用冷消化过夜,温控电热板消解。其中49种元素利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行测定;As和Se由原子荧光分光光度计(AFS)测定,K, Na, Ca和Mg由原子吸收分光光度计(AAS)测定。24个元素的测定值与牛肝和人发两种标准物质中的参考值基本吻合。除了Cr, Er和U三元素回收率略为偏高外,其余30种元素的加标回收率均在90％～110％之间。绝大多数元素的精密度在1.7％～10％之间。统计学分析结果表明,共有20种元素的含量在所测17对癌组织和癌旁组织之间具有显著性差异。此方法简便、快速、准确。     

Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry: Principles and Applications

Abstract

The application of laser ablation inductively plasma mass spectrometry (LA‐ICP‐MS) to the determination of major, minor, and trace elements as well as isotope‐ratio measurements offers superior technology for direct solid sampling in analytical chemistry. The advantages of LA‐ICP‐MS include direct analysis of solids; no chemical dissolution is necessary, reduced risk of contamination, analysis of small sample mass, and determination of spatial distributions of elemental compositions. This review aims to summarize recent research to apply LA‐ICP‐MS, primarily in the field of environmental chemistry. Experimental systems, fractionation, calibration procedures, figures of merit, and new applications are discussed. Selected applications highlighting LA‐ICP‐MS are presented.     

Dry Ashing Preparation of (Quasi)solid Samples for the Determination of Inorganic Elements by Atomic/Mass Spectrometry

Abstract:

This work presents an overview of the development of dry ashing preparation techniques for solid and quasisolid sample analysis by atomic and inorganic mass spectrometry, including flame/graphite furnace atomic absorption spectrometry, chemical vapor generation atomic absorption/fluorescence spectrometry, and inductively coupled plasma–optical emission/mass spectrometry. This article also summarizes all of the dry ashing methods reported in the past 20 years. The dry ashing methods applied to sample preparation are classified as electrothermal ashing, microwave ashing, oxygen combustion, and other special ashing methods including laser, ultraviolet (UV)/ozone, and plasma. Moreover, the development of relevant devices is discussed in context.     

激光熔蚀-电感耦合等离子体质谱法测定底泥沉积物中的总汞

采用激光熔蚀-电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)测定了底泥沉积物中的总汞,沉积物样品经高压压坯后直接进行激光熔蚀测定,并对内标选定、样品粒度以及汞的形态等影响因素进行了研究,以2个底泥标准样和1个土壤标准样的测定结果来绘制标准曲线,并用于实际样品的测定,方法简便实用,测定结果与同位素稀释冷蒸气发生ICP-MS法十分吻合,方法检出限为0.02 mg·kg-1,测定速度可达每小时10样。