李秀城，巢靜波，董麗潔，房葉天,2，董碩飛

(1.中國計(jì)量科學(xué)研究院化學(xué)所，北京 100029；2.北京化工大學(xué)，北京 100029；3.安捷倫科技(中國)有限公司，北京 100102)

金納米顆粒(AuNPs)作為一種常見的金屬納米材料，因具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、制備方法成熟、易于表面修飾等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生物監(jiān)測(cè)[1-3]、癌癥治療[4-6]、藥物遞送[7-9]等領(lǐng)域。納米顆粒在生產(chǎn)和使用過程中很容易進(jìn)入環(huán)境，有研究表明，AuNPs能夠積累在生物體內(nèi)，并對(duì)多種器官造成損傷[10]，這引發(fā)了人們對(duì)其潛在風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)注。納米顆粒毒性與顆粒數(shù)量濃度密切相關(guān)，其作為評(píng)價(jià)納米顆粒樣品的重要參數(shù)，直接決定納米顆粒樣品的性質(zhì)。因此，對(duì)納米材料的定量不僅應(yīng)針對(duì)粒徑和質(zhì)量濃度，還應(yīng)考察顆粒數(shù)量濃度。

常見的顆粒數(shù)量濃度測(cè)定方法包括理論計(jì)算、納米顆粒追蹤分析(NTA)等。理論計(jì)算法根據(jù)測(cè)得的顆粒質(zhì)量濃度和粒徑計(jì)算顆粒數(shù)量濃度，采用透射電子顯微鏡(TEM)測(cè)定粒徑，但測(cè)得的粒徑難以反映樣本的總體情況，而且離子的存在會(huì)使質(zhì)量濃度的測(cè)定結(jié)果存在較大偏差。NTA法基于光散射原理，易受空氣和樣品雜質(zhì)干擾，且顆粒數(shù)量濃度檢出限較高，難以對(duì)環(huán)境樣品中痕量的納米顆粒進(jìn)行定量。此外，在實(shí)際的環(huán)境樣品中，由于納米顆粒易發(fā)生團(tuán)聚、溶解等變化，有可能以含有多種粒徑顆粒的多分散形式存在。然而，當(dāng)前環(huán)境中納米顆粒的定量研究主要針對(duì)只含有單一粒徑分布的單分散樣品[11-13]，故亟需開發(fā)一種針對(duì)多分散納米樣品的分析方法。常見的多分散測(cè)定方法主要包括場(chǎng)流分級(jí)(FFF)[14]、水動(dòng)力學(xué)色譜(HDC)[15]、尺寸排阻色譜(SEC)[16]和毛細(xì)管電泳(CE)[17]等，但大多存在尺寸分辨率差、回收率低，且只能給出樣品的質(zhì)量濃度等缺點(diǎn)，難以得到顆粒數(shù)量濃度信息。

單顆粒電感耦合等離子體質(zhì)譜(single particle inductively coupled plasma mass spectrometry,spICP-MS)檢出限低(低至ng/L級(jí))，基體干擾小，可快速獲取納米顆粒的粒徑分布、質(zhì)量濃度和顆粒數(shù)量濃度等信息，被廣泛應(yīng)用于納米材料的定量和表征。2021年，Chao等[18]采用spICP-MS測(cè)定了單分散AuNPs的顆粒數(shù)量濃度，測(cè)定結(jié)果與配制值一致，證明了該技術(shù)的測(cè)量準(zhǔn)確性。此外，有文獻(xiàn)證明了spICP-MS定量分析環(huán)境樣品[19]、生物樣品[20]和消費(fèi)品[13]中納米顆粒的可靠性。鑒于spICP-MS在測(cè)量納米顆粒中的優(yōu)勢(shì)，有研究嘗試使用spICP-MS對(duì)多分散顆粒分散液進(jìn)行定量。Liu等[21]使用spICP-MS對(duì)顆粒數(shù)量濃度比為1∶1的30 nm和60 nm多分散AuNPs進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)能夠完全區(qū)分顆粒信號(hào)。Donahue等[22]使用spICP-MS對(duì)顆粒數(shù)量濃度比為1∶1的30 nm與55 nm AuNPs混合樣品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同粒徑的顆粒信號(hào)峰區(qū)分明顯，且各組分顆粒通量與混合比例一致，但并沒有測(cè)定顆粒數(shù)量濃度，也沒有對(duì)影響多分散定量的條件進(jìn)行探究。

本研究擬采用spICP-MS法測(cè)定包含30 nm和60 nm AuNPs的多分散樣品的顆粒數(shù)量濃度，考察載氣流速、采樣深度、采集時(shí)間、駐留時(shí)間對(duì)顆粒數(shù)量濃度測(cè)定結(jié)果的影響。在優(yōu)化的條件下，對(duì)不同混合比例的多分散樣品進(jìn)行定量測(cè)定，以驗(yàn)證該方法對(duì)不同多分散樣品的適用性。采用建立的方法測(cè)量自來水、泉水和湖水中AuNPs的顆粒數(shù)量濃度，并對(duì)3種水樣進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證方法的實(shí)用性，旨為實(shí)際環(huán)境中多分散納米顆粒的準(zhǔn)確定量提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與裝置

8900型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：美國Agilent公司產(chǎn)品，配有單顆粒分析模塊和內(nèi)徑1.0 mm的炬管；JEM-2100F型透射電子顯微鏡：日本JEOL公司產(chǎn)品；NanoSight NS300 納米顆粒跟蹤分析儀：英國Malvern公司產(chǎn)品；XP204型電子分析天平：瑞士Mettle-Toledo 公司產(chǎn)品；超純水機(jī)：美國Millipore公司產(chǎn)品；iCAP 7400 DUO型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀：美國Thermo Fisher公司產(chǎn)品。

1.2 主要材料與試劑

檸檬酸鈉(純度99%)：美國Alfa Aesar公司產(chǎn)品；AuNPs分散液(粒徑30 nm和60 nm)：英國BBI公司產(chǎn)品；金溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW08650，質(zhì)量濃度100 μg/g)：中國計(jì)量科學(xué)研究院產(chǎn)品，使用時(shí)用1 mmol/L檸檬酸鈉溶液稀釋至1 μg/kg；AuNPs質(zhì)控樣品(LGCQC5050，顆粒數(shù)量濃度1.47×1011NPs/g，質(zhì)量濃度45.1 mg/kg)：英國政府化學(xué)家實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品，使用時(shí)用1 mmol/L檸檬酸鈉溶液稀釋至20 ng/kg；調(diào)諧液(Li、Co、Y、Ce、Tl質(zhì)量濃度均為1.0 μg/L)：美國Agilent公司產(chǎn)品；自來水取自實(shí)驗(yàn)室，泉水取自北京市鳳凰嶺，湖水取自北京市圓明園，所有水樣在上機(jī)前過0.22 μm濾膜。

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

1.3.1儀器條件 射頻功率1 550 W；霧化器：Micromist nebulizer；監(jiān)測(cè)同位素：197Au；數(shù)據(jù)采集模式：TRA；分析模式：no gas；等離子氣流速15.0 L/min；載氣流速0.6～1.0 L/min；采樣深度7.0～10.0 mm；采集時(shí)間60～240 s；駐留時(shí)間：0.1、0.2、0.5、1.0、3.0 ms；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速0.1 r/s；霧化室溫度2 ℃；氧化物比率<1.5%，雙電荷比率<2%。

1.3.2測(cè)定原理 在單顆粒模式下，AuNPs依次進(jìn)入等離子體中電離形成離子云，檢測(cè)器檢測(cè)到離子云后產(chǎn)生顆粒信號(hào)，信號(hào)數(shù)量與顆粒數(shù)量濃度成正比，信號(hào)強(qiáng)度與顆粒質(zhì)量成正比。Pace等[23]提出式(1)用于計(jì)算納米顆粒的顆粒數(shù)量濃度。

(1)

其中，NNP為納米顆粒的顆粒數(shù)量濃度，f(INP)為檢測(cè)到的顆粒信號(hào)數(shù)量，qliq為樣品提升速率(g/min)，ti為采集時(shí)間(min)，ηn為傳輸效率。

傳輸效率使用納米顆粒標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或質(zhì)控樣品按照式(2)進(jìn)行測(cè)定。

(2)

其中，NRM為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或質(zhì)控樣品的顆粒數(shù)量濃度，f(IRM)為檢測(cè)到的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或質(zhì)控樣品的顆粒信號(hào)數(shù)量。

1.3.3實(shí)驗(yàn)過程 室溫下，在50 mL聚丙烯離心管中加入適量的30 nm和60 nm AuNPs，按重量法用1 mmol/L檸檬酸鈉溶液稀釋。為避免在單位駐留時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)2個(gè)及以上的納米顆粒，將配制樣品的顆粒通量控制在800～1 200 NPs/min。樣品稀釋完成后超聲30 s，防止納米顆粒團(tuán)聚。分析前使用1.0 μg/L的Li、Co、Y、Ce、Tl調(diào)諧液對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)諧，使m/z7、89、205的信號(hào)靈敏度最高，且氧化物、雙電荷比率分別小于1.5%和2%。將進(jìn)樣管插入1 mmol/L 檸檬酸鈉溶液中持續(xù)吸取溶液5 min，記錄質(zhì)量變化，計(jì)算提升速率。測(cè)定過程中，以1.0 μg/kg金離子溶液計(jì)算響應(yīng)因子，以20 ng/kg LGCQC5050納米顆粒分散液計(jì)算樣品的傳輸效率。為避免殘留在管路中的AuNPs對(duì)測(cè)定結(jié)果造成干擾，樣品之間依次以3%(V/V)稀王水、3%(V/V)重蒸硝酸和Milli-Q超純水清洗管路。測(cè)量完成后，通過軟件的選區(qū)積分功能對(duì)多分散樣品中不同粒徑的AuNPs進(jìn)行定量分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 單分散AuNPs顆粒數(shù)量濃度的測(cè)定

有研究表明，spICP-MS在3 ms駐留時(shí)間下能夠準(zhǔn)確測(cè)定單分散樣品的粒徑和顆粒數(shù)量濃度[18,24]?；诖?，本實(shí)驗(yàn)首先在3 ms駐留時(shí)間下分別測(cè)定30 nm和60 nm AuNPs兩種單分散樣品的粒徑和顆粒數(shù)量濃度，并將測(cè)定結(jié)果與TEM測(cè)得的粒徑值和NTA測(cè)得的顆粒數(shù)量濃度值進(jìn)行比較，結(jié)果列于表1?？梢?，spICP-MS測(cè)定值的重復(fù)性較好，且與TEM和NTA的測(cè)定結(jié)果一致。因此，分別以1.34×1014NPs/kg和1.98×1013NPs/kg作為30 nm和60 nm AuNPs的顆粒數(shù)量濃度值。

表1 spICP-MS與TEM、NTA測(cè)定結(jié)果的比較(n=7)Table 1 Comparison of spICP-MS with TEM and NTA measurement results (n=7)

2.2 實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化

2.2.1尺寸分辨率的優(yōu)化 當(dāng)使用spICP-MS分析多分散AuNPs時(shí)，為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，顆粒的尺寸分辨率需足夠高。由于納米顆粒的信號(hào)強(qiáng)度與其粒徑的3次方成正比，可以通過提高信號(hào)響應(yīng)改善尺寸分辨率。載氣流速和采樣深度(采樣錐錐孔到負(fù)載線圈之間的距離)是決定信號(hào)響應(yīng)的2個(gè)重要參數(shù)，當(dāng)載氣流速過小或采樣深度過大時(shí)，離子在等離子體中的擴(kuò)散時(shí)間延長(zhǎng)，使進(jìn)入采樣錐的離子減少，造成信號(hào)響應(yīng)下降；當(dāng)載氣流速過大或采樣深度過小時(shí)，樣品在等離子體中的時(shí)間過短，發(fā)生不完全電離，使電離產(chǎn)生的離子減少，同樣造成信號(hào)響應(yīng)的下降[25]。2017年，Kálomista等[26]研究了采樣深度對(duì)金、銀納米顆粒信號(hào)值的影響，結(jié)果顯示，采樣深度能夠顯著影響顆粒的信號(hào)響應(yīng)和尺寸分辨率，在最佳的信號(hào)響應(yīng)條件下，尺寸分辨率最高。2019年，Kinnunen等[25]研究了等離子體射頻功率、載氣流速和采樣深度對(duì)金納米顆粒和金離子信號(hào)響應(yīng)的影響，結(jié)果表明，金納米顆粒與金離子的信號(hào)強(qiáng)度呈相似的變化趨勢(shì)，且優(yōu)化后的信號(hào)響應(yīng)提高了70%。本實(shí)驗(yàn)以1.0 μg/kg金離子標(biāo)準(zhǔn)溶液(Au+)和20 ng/kg的30 nm AuNPs分散液為研究對(duì)象，研究載氣流速和采樣深度對(duì)離子和顆粒信號(hào)響應(yīng)的影響，示于圖1。以顆粒數(shù)量濃度比1∶1的多分散樣品(30 nm和60 nm AuNPs的顆粒數(shù)量濃度均為5.0×107NPs/kg)為研究對(duì)象，研究載氣流速和采樣深度對(duì)顆粒尺寸分辨率的影響，示于圖2。參考Kálomista等[26]提出的分辨率公式，采用30 nm和60 nm AuNPs顆粒信號(hào)峰峰底距離d作為分辨率評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，d越高，分辨率越好，示于式(3)。

d=S60 nm-S30 nm-RW30 nm-LW60 nm

(3)

其中，d為30 nm和60 nm AuNPs顆粒信號(hào)峰峰底的距離，S60nm和S30nm分別為60 nm和30 nm AuNPs信號(hào)峰最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度，RW30 nm為30 nm AuNPs信號(hào)峰的右峰寬，LW60 nm為60 nm AuNPs信號(hào)峰的左峰寬。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Au+與AuNPs的信號(hào)強(qiáng)度具有相似的變化趨勢(shì)，在采樣深度不變時(shí)，載氣流速對(duì)信號(hào)響應(yīng)有顯著影響。選取載氣流速0.8 L/min時(shí)，Au+和AuNPs的信號(hào)響應(yīng)最高，約為1.0 L/min時(shí)的3倍，且該流速下的尺寸分辨率最高。在0.8 L/min的載氣流速下，觀察采樣深度對(duì)信號(hào)響應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)相比于載氣流速，采樣深度對(duì)儀器的信號(hào)響應(yīng)影響相對(duì)較小，這與Kinnunen等[25]的結(jié)論一致，但與Kálomista等[26]的發(fā)現(xiàn)不同，可能是因?yàn)镵álomista等在實(shí)驗(yàn)中采用了稀釋氣和較長(zhǎng)的駐留時(shí)間(6 ms)。當(dāng)采樣深度為9 mm時(shí)，Au+和AuNPs的信號(hào)響應(yīng)最大，且在該條件下，30 nm和60 nm信號(hào)的分離度最好。因此，選擇載氣流速0.8 L/min，采樣深度9 mm。

注：a.采樣深度8 mm，采集時(shí)間60 s，駐留時(shí)間3 ms；b.載氣流速0.8 L/min，采集時(shí)間60 s，駐留時(shí)間3 ms圖1 載氣流速(a)和采樣深度(b)對(duì)儀器信號(hào)響應(yīng)的影響Fig.1 Effect of carrier gas flow rate (a) and sampling depth (b) on instrument sensitivity

注：a.分辨率示意圖；b.采樣深度8 mm，采集時(shí)間60 s，駐留時(shí)間3 ms；c.載氣流速0.8 L/min，采集時(shí)間60 s，駐留時(shí)間3 ms圖2 載氣流速(b)和采樣深度(c)對(duì)尺寸分辨率的影響Fig.2 Effect of carrier gas flow rate (b) and sampling depth (c) on size resolution

2.2.2采集時(shí)間的優(yōu)化 以spICP-MS測(cè)定低濃度顆粒分散液時(shí)，較低的顆粒通量使測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)變大，為了準(zhǔn)確定量低濃度顆粒分散液，需要降低RSD。根據(jù)Laborda等[27]提出的公式(4)，顆粒數(shù)量濃度RSD的2次方與采集時(shí)間成反比，因此在通量不變時(shí)，延長(zhǎng)采集時(shí)間可降低測(cè)定結(jié)果的RSD，提高結(jié)果的精密度。本實(shí)驗(yàn)依次選擇60、90、120、150、180、210、240 s作為樣品采集時(shí)間，對(duì)顆粒數(shù)量濃度比10∶1的AuNPs多分散樣品(30 nm和60 nm顆粒數(shù)量濃度分別為7.0×1011NPs/kg和7.0×1010NPs/kg)進(jìn)行定量，示于圖3。不同采集時(shí)間下的測(cè)定結(jié)果基本一致，且隨著采集時(shí)間的延長(zhǎng)，60 nm顆粒數(shù)量濃度測(cè)定值的RSD逐漸下降，當(dāng)采集時(shí)間增加至180 s時(shí)，RSD降至5%以下，能夠滿足分析要求。然而，過長(zhǎng)的采集時(shí)間會(huì)增加分析時(shí)長(zhǎng)，為了在準(zhǔn)確定量的前提下縮短分析時(shí)間，選擇180 s作為多分散樣品的采集時(shí)間。

(4)

注：載氣流速0.8 L/min，采樣深度9 mm，駐留時(shí)間3 ms圖3 采集時(shí)間對(duì)顆粒數(shù)量濃度結(jié)果的影響Fig.3 Effect of acquisition time on the results of particle number concentration

2.2.3駐留時(shí)間的優(yōu)化 駐留時(shí)間(dwell time,tdwell)是影響spICP-MS測(cè)定值的重要參數(shù)之一[28]，其能夠直接決定分析結(jié)果的質(zhì)量。當(dāng)駐留時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，容易發(fā)生多顆粒事件；而駐留時(shí)間過短時(shí)，因單次采集的信號(hào)值過低，由隨機(jī)誤差帶來的影響將會(huì)相當(dāng)顯著。本實(shí)驗(yàn)采用0.1、0.2、0.5、1.0、3.0 ms駐留時(shí)間對(duì)顆粒數(shù)量濃度比10∶1的30 nm和60 nm AuNPs多分散樣品進(jìn)行分析，結(jié)果示于圖4。由于1個(gè)納米顆粒的信號(hào)持續(xù)時(shí)間在0.3～1.0 ms之間，因此在0.1、0.2、0.5、1.0 ms駐留時(shí)間下會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)信號(hào)(由顆粒某一部分電離生成的信號(hào))，需要采用“峰積分模式”(將多個(gè)瞬態(tài)信號(hào)求和以得到單個(gè)納米顆粒信號(hào)強(qiáng)度的模式[28])；而在3.0 ms駐留時(shí)間下，由于駐留時(shí)間長(zhǎng)于信號(hào)持續(xù)時(shí)間，因此無需采用“峰積分模式”。3.0 ms和0.1 ms駐留時(shí)間的信號(hào)分布示于圖5。結(jié)果顯示，隨著駐留時(shí)間的縮短，檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)偏差，這可能是由于在較短的駐留時(shí)間下會(huì)出現(xiàn)“顆粒分割事件”(將1個(gè)顆粒的信號(hào)誤認(rèn)為是2個(gè)顆粒的信號(hào))；當(dāng)駐留時(shí)間降至0.1 ms時(shí)，測(cè)得值與配制值相當(dāng)，這是因?yàn)榇藭r(shí)顆粒峰的分辨率最高，能夠有效避免“顆粒分割事件”的發(fā)生，從而避免了可能出現(xiàn)的偏差。此外，較高的分辨率有利于小粒徑顆粒與離子背景的區(qū)分，30 nm顆粒信號(hào)受離子的干擾更小，示于圖6，故選擇0.1 ms作為駐留時(shí)間。

注：載氣流速0.8 L/min，采樣深度9 mm，采集時(shí)間180 s圖4 駐留時(shí)間對(duì)顆粒數(shù)量濃度結(jié)果的影響Fig.4 Effect of dwell time on the result of particle number concentration

注：載氣流速0.8 L/min，采樣深度9 mm，采集時(shí)間180 s圖5 駐留時(shí)間為3 ms(a)和0.1 ms(b)時(shí)的信號(hào)分布Fig.5 Signal distribution at dwell time of 3 ms (a) and 0.1 ms (b)

圖6 不同混合比例多分散樣品顆粒數(shù)量濃度測(cè)定結(jié)果Fig.6 Results of the particle number concentration of polydisperse samples with different mixing ratios

2.3 方法性能參數(shù)

2.3.1方法的準(zhǔn)確性和重復(fù)性 本實(shí)驗(yàn)配制了30 nm和60 nm AuNPs顆粒數(shù)量濃度比10∶1的多分散AuNPs，在優(yōu)化的條件下重復(fù)測(cè)定7次顆粒數(shù)量濃度值，結(jié)果列于表2?？梢?，30 nm和60 nm的顆粒數(shù)量濃度均與配制的濃度值相符，且RSD小于5%，證實(shí)了該方法的可靠性。

表2 重復(fù)性測(cè)定結(jié)果(n=7)Table 2 Results of repeatability (n=7)

2.3.2方法的適用性 使用已知顆粒數(shù)量濃度的30 nm和60 nm AuNPs分別配制不同顆粒數(shù)量濃度比(10∶1、5∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶5、1∶10)的AuNPs分散液，并在優(yōu)化的條件下對(duì)其顆粒數(shù)量濃度進(jìn)行定量，分析完成后將測(cè)定結(jié)果與單分散的30 nm和60 nm AuNPs的顆粒數(shù)量濃度進(jìn)行比較，示于圖6。結(jié)果表明，在不同的混合比例下，測(cè)得結(jié)果與30 nm和60 nm AuNPs的顆粒數(shù)量濃度基本一致，說明該方法能夠較好地分析不同混合比例的多分散樣品。

2.3.3方法的檢出限 根據(jù)式(5)和(6)可得到方法的粒徑檢出限LODsize和顆粒數(shù)量濃度檢出限LODNP[27,29]，經(jīng)計(jì)算，分別為10 nm和45 NPs/g。

(5)

(6)

其中，σ為空白信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(cps)，ηi為“按尺寸計(jì)算”的傳輸效率，qliq為樣品提升速率(g/min)，tdwell為駐留時(shí)間(ms)，K為通過離子標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的響應(yīng)因子(cps/(μg/kg))，fa為目標(biāo)元素在納米顆粒中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，ρ為納米顆粒密度(g/cm3)，ηn為“按濃度計(jì)算”的傳輸效率，ti為采集時(shí)間(min)。

2.4 實(shí)際環(huán)境水樣中多分散AuNPs的測(cè)定

采用已優(yōu)化的方法分別對(duì)自來水、泉水和湖水中的多分散AuNPs進(jìn)行定量，3種水樣中均未檢出AuNPs。以低、中、高3個(gè)加標(biāo)水平分別向自來水、泉水和湖水中加入30 nm和60 nm AuNPs，并計(jì)算加標(biāo)回收率，結(jié)果示于圖7?？梢?，在各加標(biāo)濃度下，30 nm和60 nm AuNPs在自來水、泉水、湖水中的加標(biāo)回收率均處于80%～120%之間，表明該方法適用于實(shí)際環(huán)境水樣中多分散AuNPs的測(cè)定。對(duì)于30 nm AuNPs，在各加標(biāo)濃度下，自來水和泉水中的加標(biāo)回收率均高于湖水；對(duì)于60 nm AuNPs，在各加標(biāo)濃度下，自來水中的加標(biāo)回收率均高于泉水和湖水。綜上可知，對(duì)于加標(biāo)30 nm和60 nm AuNPs，湖水基體中的加標(biāo)回收率最低，這可能是由于湖水中的鉀、鈉、鈣、鎂含量最高，列于表3，在一定程度上促進(jìn)了納米顆粒的團(tuán)聚[30]，從而導(dǎo)致回收率測(cè)定結(jié)果偏低。

注：低、中、高水平的加標(biāo)濃度分別為1.0×107，2.0×107，5.0×107 NPs/kg圖7 自然水體中AuNPs的加標(biāo)回收率測(cè)定(n=3)Fig.7 Recovery rate of AuNPs in natural water (n=3)

表3 水樣成分的測(cè)定結(jié)果(n=3)Table 3 Measurement results of water sample composition (n=3)

3 結(jié)論

本研究建立了一種基于單顆粒電感耦合等離子體質(zhì)譜的多分散AuNPs顆粒數(shù)量濃度的定量方法，以含有30 nm和60 nm AuNPs的多分散樣品為研究對(duì)象，探究載氣流速、采樣深度、采集時(shí)間和駐留時(shí)間對(duì)分析結(jié)果的影響。在載氣流速0.8 L/min，采樣深度9 mm時(shí)，能以最佳的分辨率區(qū)分30 nm和60 nm AuNPs。在此基礎(chǔ)上，采用采集時(shí)間180 s和駐留時(shí)間0.1 ms，實(shí)現(xiàn)了以不同比例混合的樣品中30 nm和60 nm AuNPs顆粒數(shù)量濃度的準(zhǔn)確定量，2種粒徑AuNPs顆粒數(shù)量濃度測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%。相比于此前的多分散研究，本研究在準(zhǔn)確定量多分散體系中極低濃度顆粒組分方面具有較大優(yōu)勢(shì)，有望應(yīng)用于實(shí)際環(huán)境水樣中痕量金屬納米顆粒的遷移轉(zhuǎn)化研究。