OnlineICPMS2021
目前市场上重金属水质在线分析仪器按测量方式通常分为阳极溶出法和显色-分光光度法两种。其中显色-分光光度法为最传统方法，设备成本低，但方法灵敏度较差，通常在一些特殊的场合，特别是待分析重金属成分浓度较高时使用，例如工业排污口等。在中低浓度的重金属监测中，利如地表水、饮用水、水处理设施排放口重金属监测，行业内一般采用阳极溶出法。然而，阳极溶出技术很容易受到样品基体的干扰，常常出现假阳性或假阴性结果。
阳极溶出法和显色-分光光度法等传统在线重金属监测技术的不足：
1. 都是针对单个元素开发监测方法，可实现在线监测的指标较少，也无法实现多元素同时监测。
2. 尤其是对于近期热点的流域突发污染事故的主角Sb, Tl, Hg等剧毒元素，阳极溶出法和显色-分光光度法均无法监测。
3. 系统集成度差，多指标集成时占地面积大，各种相关条件很多。
4. 由于方法原理限制，系统可扩展性差，增加指标时只能采用增加新硬件和新软件
5. 传统在线监测技术的系统可靠性不高，后期维护工作量大。
6. 测定速度慢，时效性较差
7. 最重要的是，这些传统的水质在线监测技术所获得的监测结果常常与离线采样在实验室测定所获得的结果无法比对，不仅结果偏移较大，而且常常出现假阳性或假阴性结果。除了采样方法本身带来的误差外，传统在线监测方法的误差最主要来源于方法原理上的不足，尤其是对样品基体的抗干扰能力。
最新的在线监测趋势是将经典的实验室原子光谱监测技术与现场在线采样及质控技术相结合，形成最新的现场在线监测方法，尤其是最灵敏的ICPMS技术现场化。
ICP-MS全称电感耦合等离子体质谱（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry），可分析几乎地球上所有元素（Li-U）。它将ICP的高温（8000K）电离特性与四极杆质谱计的灵敏快速扫描的优点相结合而形成一种新型的元素和同位素分析技术。该技术提供了极低的检出限、极宽的动态线性范围、谱线简单、干扰少、分析精密度高、分析速度快以及可提供同位素信息等分析特性， 已广泛被应用于地质、环境、饮用水和食品安全、半导体、生物、医学、冶金、石油、核材料分析等等领域，被称为当代分析技术最激动人心的发展。近年来国内每年ICPMS设备采购量均过千台，水质分析是最主要的应用之一。最新的ICPMS技术已经发展到串接质谱，即ICPMS/MS，进一步把元素检测方法的抗干扰能力发展到极致。
ICPMS方法以其灵敏度高，抗干扰能力强，准确度高和快速多元素同时分析等优势成为水质分析最准确最权威的技术，并成为饮用水，地表水，地下水，海水，河口水等的国际标准方法，国家标准方法或行业标准方法，例如EPA200.8， ISO17294-2，水质 65种元素的测定-电感耦合等离子体质谱法HJ 700-2014等。
但是，ICPMS技术转化成现场监测技术时也面临着许多困难与挑战。例如：
1. 高灵敏度的质谱仪严重依赖商品化质谱仪本身的的稳定性可靠性，当水样含有较高无机物时，质谱信号很容易发生漂移，此时质谱工程师必须对质谱仪进行手工清洗维护和质谱调谐以恢复正常工作状态。
2. 根据环境法规标准方法的分析要求，ICPMS进行水质分析时必须定期进行工作曲线校正，在线内标校正，系统空白校正等操作，这些步骤对于操作者的经验有很高的要求，而且转化为自动化操作时的软硬件成本较高。
3. 水样中目标元素的浓度一般很低，相应的工作曲线的浓度也很低（ppb或亚ppb量级），因此工作曲线标准溶液必须每天新鲜制备，低温保存以保证准确性，这对于日常维护工作是个巨大的挑战。
4. 最关键的是，ICPMS分析时需要消耗大量高纯氩气作为工作气体，在偏远的采样现场，如何获得大量的高纯氩气成为最大的挑战。
日本IAS Inc.是一家专业设计和制造ICPMS在线联机系统的公司，主要产品包含全自动晶圆表面气相分解在线监测系统（VPD-ICPMS, ExpertTM); 电子级化学品在线监测系统(CSI-ICPMS); 全自动气体直接进样分析系统(GED-ICPMS)和全自动在线标准溶液添加系统(ASAS-ICPMS)等，在半导体以及环境行业享有盛誉，客户包含了多个半导体行业最顶尖的代表性企业。针对中国水质在线监测市场的需求，北京清测科技有限公司与日本IAS Inc.联合开发了Tsinspec 2010在线ICPMS水质重金属监测系统。该系统整合采样系统，一级和二级过滤系统，全自动工作曲线系统和质控流程系统，商品化进口ICPMS检测器等，形成集成化系统化在线工作系统，能够全自动完成各种水质样品的采样，过滤前处理，制作校准曲线，进行QC控制等操作，所有相关模块用集成的软件系统进行综合控制，实现水质多元素在线分析监测任务。而且，该系统针对ICPMS氩气消耗量大的问题，专门设计了节省氩气的硬件和系统操作模式，使得单个水样的分析周期的氩气消耗量可控制在100L以下，从而保证了在线分析的消耗需求，可以数月无需维护。
Tsinspec 2010 ICPMS在线水质重金属监测系统采用国内安装量最大最成熟的商品化进口ICPMS作为检测器，不仅整体设备的稳定性可靠性可以很好地得到保证，而且该ICPMS具有业内顶尖的碰撞反应池技术，具有良好的消除基体干扰能力，对于各种不同的水体样品基质有良好的适应性，可以完全满足水环境在线监测相关法规要求，包含地表水，地下水，污水甚至河口水，海水等极度困难的水体在线分析。Tsinspec 2010 在线ICPMS的整个分析流程与常规离线采样分析流程完全一致，所用检测器条件与方法也完全一致，所以在线方法与实验室离线检测的结果也具有很好的一致性。
系统特点：
模块化设计
TsinSpec2010 由四个核心模块组成：
1. 样品前处理和超标留样模块：从现场采样点的沉淀池中按设定程序对于水样定期进行初级过滤、二级过滤等操作，输送到下一级样品分析模块。对于超标的水样，系统执行自动留样操作，并自动执行重复分析和改变采样频次等，符合在线水样分析的标准操作规范。
2. 样品分析和质量控制模块：过滤后的水样在该模块中加内标和加酸酸化后进入ICPMS检测器分析。该模块包含ASAS全自动工作曲线制备系统，可按程序定期进行自动工作曲线校正，进行质控样品校正等。当质控参数（线性，回收率，灵敏度等）超出法规设定范围时，可自动执行重做工作曲线，重新做QC等操作，保证在线数据的可靠性与稳定性。
3. ICPMS检测器模块：采用成熟的进口商品化ICPMS主机作为系统检测器。该检测器不仅具有业内顶尖的灵敏度和检测限等参数，而且具有成熟的碰撞反应池消干扰体系，可以适应不同的水质体系，包含地表水，地下水，污水甚至河口水，海水等等困难高基体高干扰水体。由于可以采用单He模式碰撞池技术消除所有潜在干扰，该检测器的分析速度远远快过传统的ICPMS技术，从而大大节省了工作用的Ar气消耗。
4. 中央控制与数据系统：自主开发的TsinSMART专利控制系统软件将上述三种不同的硬件进行一体化整合，使得ICPMS检测器与进样系统及质控系统实现同步操作。根据在线监测实验需求，程序自动实现对于ICPMS的开关控制和质控操作，从而实现了系统长期在线自动检测，将常规维护频率降到最低。
