元素的不同形態具有不同的物理化學性質和生物活性，如無機砷的毒性比較大，有機砷的毒性較小或者基本沒有毒性。因此，元素總量的分析已經不能對其毒性、生物效應以及對環境的影響做出科學的評價，“元素形態分析”作為一個嶄新的應用研究領域應運而生，對于公共食品安全有著重要意義。經過近三十多年的發展，目前元素形態分析已經成為分析科學領域的一個重要分支。

　　在中國元素形態分析的研究領域中，中國的倪哲明、江桂斌、張新榮、嚴秀平、牟世芬、韓恒斌、王秋泉、韋超等科研人員進行了大量高水平的前沿研究，吉天、海光、瑞利等儀器公司也相繼推出了基于原子熒光的形態分析儀器。

　　2012年初，賽默飛世爾科技(以下簡稱賽默飛)采用離子色譜系統與等離子體質譜儀聯用技術，建立了離子色譜-電感耦合等離子體質譜（IC-ICP-MS） 法檢測蘋果汁中的不同形態的微量砷元素，再一次引起大家的關注。那么，目前用于元素形態分析的方法有哪些？中國元素分析技術的標準現狀及未來發展前景如何？基于此，儀器信息網編輯采訪了中國計量科學研究院化學所/國家標準物質研究中心韋超先生和賽默飛世爾科技高級應用化學師Julian David Wills先生。

韋超先生

　　Instrument：韋超老師，您好，首先請介紹一下目前用于元素形態分析的方法及各自的優缺點?

　　韋超老師：目前元素形態分析多用儀器聯機分析方法，傳統化學法用的比較少。聯機分析法中主要是液相色譜（LC）、氣相色譜（GC）、毛細管電泳（CE）、離子色譜（IC）等分離設備和電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）、原子熒光（AFS）和原子吸收（AAS）等元素檢測儀器聯用，隨著有機質譜的發展，GC-MS和LC-MS/MS也越來越多地應用于元素形態分析。

　　傳統化學法由于其檢出限和抗干擾性的問題，目前應用受到一些限制，原有的一些國標方法(如銀斑法測無機砷)也面臨著替換問題。聯機分析法，結合了LC、GC、CE、IC的高效在線分離功能和ICP-MS、AFS和AAS(注：AFS和AAS一般還需要附加氫化物發生或冷阱等裝置)等低檢出限、高抗干擾性的元素檢測能力，是當前形態分析的主流方法;相關文獻很多，目前元素形態分析方法國家標準也集中在這個方面。

　　有機質譜應用于形態分析是一個新的發展方向，其具備復雜基體中化合物結構鑒定的能力，在當前化學分析儀器中發展最快、受到的關注最多，利用其方法在高水平的學術期刊上也最容易發表文章。

　　Instrument：賽默飛日前宣布創建了IC-ICP-MS方法并用于蘋果汁中砷元素形態的分析，Julian David Wills先生，請您介紹一下這種方法的技術難點和優勢有哪些?IC和ICP-MS聯接是否屬業界首次?

　　Julian David Wills先生：賽默飛創建的IC-ICP-MS方法不是IC和ICP-MS的首次聯接，但是是戴安的IC和賽默飛的ICP-MS的第一次聯接。該方法通過IC將不同形態的砷元素分離，利用ICP-MS檢測IC中分開的各種形態的元素，其優勢體現在高的檢測靈敏度和低的檢出限，該方法可用于分析不同種類的果汁類飲品，主要元素形態的分析都可以達到ppb級，而且穩定性和重復性都很好。

　　相比傳統的檢測方法，IC和ICP-MS聯用為砷元素的分離以及不同形態砷元素的檢測提供了強有力的分析和檢測手段，具有很大的競爭力，在國內或國際也有越來越多的研究人員通過這種方法做出了研究成果并發表。

　　IC-ICP-MS方法中，IC 采用戴安的IC-5000系統，柱子是Dionex IonPac™ AS7 (2 mm i.d. 250 mm length)，該陰離子交換柱不僅能有效分離6種不同形態的砷，還可以將每一種洗脫組分集中到一個很窄的峰，提高了靈敏度。另外比較慢的流速(0.3mL/min)還可以減少樣品和流動相的消耗。

　　IC與ICP-MS可以直接相連，操作非常簡單。而且，ICS-5000不是唯一一款可以與ICP-MS聯接的儀器，其它型號的IC，比如ICS-1100，ICS-1600，ICS-2100等也可以與賽默飛的ICP-MS聯用。除此之外，還有很多可以與ICP-MS相聯接的儀器，比如GC、LC、CE等，而且，LC-ICP-MS的接口與IC-ICP-MS的接口類似。

　　Instrument：韋超老師，您如何評價賽默飛推出的IC-ICP-MS形態分析方法?

　　韋超老師：賽默飛推出的IC-ICP-MS聯用方法，用于果汁中砷元素的形態分析，其優勢主要是利用Dionex的陰離子交換柱的高效分離能力，使用單一流動相可以將6種不同形態的砷化合物或離子團進行基線分離，且淋洗時間控制在10分鐘內。目前國內也有部分儀器廠商針對砷、汞、硒等元素生產元素分析聯用儀，主要使用液相色譜-氫化物發生-原子熒光/原子吸收，雖然其分離度、檢出限等性能指標略遜于LC/IC/GC-ICPMS聯用，但其價格更親民一些，適用于國內基層實驗室應用推廣。

　　Instrument：韋超老師，您作為中國形態分析方面的專家，請介紹一下您及您的團隊在元素形態分析方面的工作?

　　韋超老師：目前我單位有四名同事，包括我、巢靜波、吳冰和崔彥杰，從事關于元素形態分析的計量研究，具體的說，包含標準物質研究、高準確度方法研究和相關國際比對等方面。

　　在量值溯源性和準確性方面，形態分析對相關標準物質的需求是非常必要和迫切的。近年來，我們在標準物質的研究方面作了很多工作，具體成果包括：水中三甲基鉛成分分析標準物質(2種);砷元素形態分析溶液標準物質(系列)包括亞砷酸根、砷酸根、一甲基砷、二甲基砷、砷甜菜堿和砷膽堿;甲基汞溶液標準物質;魚肉中總汞與甲基汞成分標準物質;乙基汞溶液標準物質;凍干人尿中砷形態成分標準物質;硒元素形態分析溶液標準物質(系列)包括亞硒酸根、硒酸根和硒代蛋氨酸;三丁基錫溶液標準物質等。

　　高準確度方法又稱權威方法或者絕對測量法，我們在這方面的工作也取得了不少成果：汞元素形態(甲基汞、無機汞)分析同位素稀釋-液相/氣相色譜-電感耦合等離子體質譜聯用方法研究;硒元素形態(無機硒、硒代蛋氨酸)分析同位素稀釋-液相色譜-電感耦合等離子體質譜聯用方法研究;錫元素形態(無機錫、三丁基錫)分析同位素稀釋-液相色譜-電感耦合等離子體質譜聯用方法研究;砷元素形態(亞砷酸根)庫侖法研究;鉻元素形態(三價鉻離子、重鉻酸根)庫侖法研究等。以上方法均可通過同位素比值測量或物理量測量直接溯源至SI基本單位，是國際計量界認可的高準確度測量方法。除此之外我們還以相對測量方法(如LC-ICPMS法、LC-HG-AFS法和GC-ICPMS法)研究了鉛、溴等其它元素或砷、汞、硒、錫的其它形態。

　　另外，國際計量委員會非常關注元素形態分析方面的計量學研究，相繼開展了十余次該領域的國際比對，以驗證各個國家的元素形態測量校準能力，特別是其溯源性和國際的等效一致程度。自2005年以來，中國計量科學研究院化學所(國家標準物質研究中心)獲得良好的成績，確保了我國元素形態分析的量值溯源和國際等效一致。

　　Instrument：請您介紹一下中國目前有關形態分析的方法標準建立情況?

　　韋超老師：目前中國有關形態分析的方法標準主要有：GB/T5009.17 -2003 食品中總汞及有機汞的測定;GB/T5009.11 -2003食品中總砷及無機砷的測定;GB/T 20188-2006小麥粉中溴酸鹽的測定 離子色譜法;GB/T 22932-2008皮革和毛皮 化學試驗 有機錫化合物的測定;行業性標準主要有：SNT 2316-2009 動物源性食品中阿散酸、硝苯砷酸、洛克沙砷殘留聯的檢測方法 液相色譜-電感耦合等離子體質譜法。以上形態分析的檢測方法標準的推出，填補了相關領域的國內空白，在國際上也屬于先進水平。

　　Instrument：形態分析聯用技術的市場需求及發展前景如何?

　　韋超老師：經過十幾年的發展，形態分析聯用技術的學術研究已經獲得了豐厚的成果，但是相關的市場需求還沒有完全激發出來。第一個原因是相關的國家限量標準較少，目前僅對部分產品的甲基汞、無機砷等有強制限量標準，從法規上對產品廠商的約束較少，開展相關檢測項目的實驗室也不多;第二個原因是形態分析聯用技術的成本較高，如ICP-MS儀器單價就要一百萬人民幣以上(國產形態聯用分析儀器也在二十萬元以上)，同時技術難度較大，分析人員需要具備較高的專業素養。以上兩個原因導致形態分析聯用技術的市場還處于培育階段。

　　但考慮到我國經濟貿易的蓬勃發展和人民群眾對食品安全環境保護的日益關注，形態分析聯用技術市場的發展前景還是十分樂觀的，一旦相關技術法規、限量標準得以確立完善，聯用儀器開發生產形成規模化，將會帶來爆發性增長。

　　Julian David Wills先生：面對當前食品安全頻發的現狀，亟待建立一種簡單、高效并且準確的快速檢測方法。而IC-ICP-MS具有高的靈敏度、低的檢出限，未來將會有很多的用戶。不過，IC-ICP-MS方法還不是美國或者歐盟用于砷元素形態分析的標準方法。

　　備注：據悉，用于食品當中砷元素形態分析的標準已經通過審核，并將于近期頒布，其中AFS與色譜聯用是第一方法，ICP-MS是第二方法。業內有關專家預測，一旦相關標準頒布實施，將有力推進該系列儀器的推廣，對相關儀器生產廠商來說是一個利好的消息。

　　采訪編輯：葉建

　　附錄：

表一：中國計量科學研究院(國家標準物質中心)研制的元素形態分析標準物質

表二：國際物質量咨詢委員會(CCQM)組織的元素形態分析相關國際比對