導(dǎo)讀： 本標(biāo)準(zhǔn)是***內(nèi)***項(xiàng)使用單顆粒電感耦合等離子體質(zhì)譜方法表征納米顆粒的******標(biāo)準(zhǔn)，支撐spICP-MS作為***種普適性方法的推廣與應(yīng)用。

單顆粒電感耦合等離子質(zhì)譜法（spICP-MS）是***種在非常低的濃度中檢測(cè)單個(gè)納米顆粒的方法。與傳統(tǒng)表征金屬納米顆粒技術(shù)相比，使用單臺(tái)ICP-MS，不需聯(lián)用設(shè)備就可以同時(shí)完成納米顆粒的成分、濃度、粒徑、粒度分布和顆粒團(tuán)聚的檢測(cè)，這是透射電子顯微鏡（TEM）、動(dòng)態(tài)光散射（DLS）等納米粒徑表征技術(shù)無(wú)法完成的，并且此方法可將樣品中溶解的納米顆粒離子與固體納米顆粒區(qū)分開(kāi)來(lái)。

近期，******納米科學(xué)中心牽頭制定了***內(nèi)***項(xiàng)單顆粒電感耦合等離子體質(zhì)譜法（spICP-MS）******標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 42732-2023 納米技術(shù) 水相中無(wú)機(jī)納米顆粒的尺寸分布和濃度測(cè)量 單顆粒電感耦合等離子體質(zhì)譜法》。本文特邀******納米科學(xué)中心葛廣路研究員、郭玉婷高***工程師對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解讀。

***、背景 

目前，基于納米技術(shù)或含有工程納米顆粒的產(chǎn)品已廣泛使用，并開(kāi)始影響有關(guān)的行業(yè)和市場(chǎng)。因此，消費(fèi)者可能直接或間接地接觸到（除天然納米顆粒外的）工程納米顆粒。在食品、消費(fèi)品、毒理學(xué)和暴露研究中，工程納米顆粒的檢測(cè)成為納米顆粒應(yīng)用潛在效益和潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的必要部分，迫切需要建立產(chǎn)品、試驗(yàn)樣品和環(huán)境等復(fù)雜基質(zhì)中痕量納米顆粒檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)。

二、標(biāo)準(zhǔn)概述

本標(biāo)準(zhǔn)包括范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語(yǔ)和定義、縮略語(yǔ)、適用性、步驟、結(jié)果、測(cè)試報(bào)告8章內(nèi)容和1個(gè)資料性附錄。

本標(biāo)準(zhǔn)描述了使用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）在時(shí)間分辨模式下測(cè)定單個(gè)納米顆粒的質(zhì)量和懸浮液中離子濃度，檢測(cè)水相懸浮液中納米顆粒，并表征顆粒數(shù)量與質(zhì)量濃度、顆粒尺寸及數(shù)均尺寸分布的方法。

三、適用性

本方法***用于純納米顆粒的水相懸浮液、材料或消費(fèi)品的水相提取液、食品或組織樣品的水相消解液、水相毒理學(xué)樣品或環(huán)境水樣品。非水相樣品處理見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)。水相環(huán)境樣品經(jīng)過(guò)過(guò)濾和稀釋?zhuān)称泛投纠韺W(xué)樣品經(jīng)過(guò)化學(xué)或酶消解和稀釋。將水相懸浮液中的顆粒數(shù)量或質(zhì)量濃度與原始樣品中的濃度聯(lián)系起來(lái)需樣品相關(guān)提取、效率和基質(zhì)效應(yīng)等信息，并由用戶(hù)進(jìn)行額外驗(yàn)證。

四、主要技術(shù)內(nèi)容

本文選取原理、重要參數(shù)傳輸效率和響應(yīng)值及線性的確定、結(jié)果計(jì)算方面部分重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解，詳細(xì)內(nèi)容及儀器設(shè)置、試樣制備等相關(guān)內(nèi)容與注意的事項(xiàng)參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)原文。

1 原理

單顆粒電感耦合等離子體質(zhì)譜(spICP-MS)是***種能夠在非常低的濃度下檢測(cè)單個(gè)納米顆粒的方法，此方法適用于水相懸浮液中無(wú)機(jī)納米顆粒的尺寸及數(shù)均尺寸分布、顆粒數(shù)量濃度與質(zhì)量濃度，懸浮液中離子濃度的測(cè)定。

將常規(guī)的ICP-MS系統(tǒng)設(shè)置為以高時(shí)間分辨率模式采集數(shù)據(jù)。水相樣品連續(xù)進(jìn)入ICP-MS中，霧化后，***部分納米顆粒進(jìn)入等離子體并被原子化和電離。每個(gè)原子化的顆粒相對(duì)應(yīng)的離子團(tuán)為***個(gè)信號(hào)脈沖。使用合適的駐留時(shí)間和適當(dāng)稀釋的納米顆粒懸浮液，質(zhì)譜儀可實(shí)現(xiàn)單個(gè)納米顆粒檢測(cè)，稱(chēng)為“單顆粒”ICP-MS。對(duì)納米顆粒懸浮液進(jìn)行稀釋?zhuān)员苊膺`反“單顆粒規(guī)則”（即在***個(gè)駐留時(shí)間內(nèi)有***個(gè)以上的顆粒到達(dá)檢測(cè)器）。由于離子團(tuán)中的離子密度很高，其產(chǎn)生的脈沖信號(hào)遠(yuǎn)高于背景（或基線）信號(hào)。脈沖強(qiáng)度、脈沖面積與納米顆粒中被測(cè)元素的質(zhì)量，也即納米顆粒直徑的立方成正比（假定納米顆粒的幾何形狀是球形）。單位時(shí)間檢測(cè)到的脈沖數(shù)與待測(cè)水相懸浮液中納米顆粒的數(shù)量成正比。

2 確定傳輸效率

引入的樣品只有***部分到達(dá)等離子體，結(jié)果的計(jì)算需要知道傳輸效率。使用已知的納米顆粒標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定傳輸效率。如果沒(méi)有可用的納米顆粒標(biāo)準(zhǔn)樣品，可以使用任何其他良好表征過(guò)的納米顆粒懸浮液，重新計(jì)算稀釋倍數(shù)和濃度。納米顆粒尺寸已知，顆粒濃度未知時(shí)，結(jié)合分析***系列與納米顆粒相同元素的離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，確定傳輸效率。

3 確定響應(yīng)值及線性

隨著納米顆粒的直徑增大，信號(hào)響應(yīng)值將按三次方增加，所以需要對(duì)納米顆粒每種組成每種尺寸范圍的響應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證。校準(zhǔn)***好使用納米顆粒標(biāo)準(zhǔn)樣品，無(wú)法獲得這樣的標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，在相同的樣品分析條件下，使用被測(cè)元素的離子標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行此步驟中的校準(zhǔn)。分析離子溶液的標(biāo)準(zhǔn)工作液，用線性回歸法確定校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)，校準(zhǔn)函數(shù)的斜率，即為ICP-MS響應(yīng)值。

4 結(jié)果計(jì)算

4.1 檢出限的計(jì)算

由空白對(duì)照樣品中的顆粒數(shù)量確定顆粒數(shù)量濃度檢出限，結(jié)合平均顆粒質(zhì)量，計(jì)算質(zhì)量濃度檢出限。由剛好能從背景中區(qū)分出來(lái)的脈沖信號(hào)強(qiáng)度決定顆粒尺寸檢出限。

4.2 顆粒濃度和尺寸、離子濃度的計(jì)算

由時(shí)間掃描中檢測(cè)到的脈沖數(shù)、傳輸效率、樣品流速計(jì)算水相樣品中的顆粒數(shù)量濃度；樣品中顆粒信號(hào)強(qiáng)度、離子標(biāo)準(zhǔn)溶液的ICP- MS響應(yīng)值、傳輸效率、駐留時(shí)間、樣品流速、納米顆粒材料的摩爾質(zhì)量和被測(cè)物的摩爾質(zhì)量計(jì)算單個(gè)顆粒的質(zhì)量，假設(shè)顆粒為球形，計(jì)算得到顆粒的直徑。由離子產(chǎn)生的連續(xù)基線信號(hào)估算樣品中的離子濃度。

通常，可以用商用軟件或?qū)y(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)入定制的電子表格程序進(jìn)行處理，以計(jì)算納米顆粒的數(shù)量、質(zhì)量濃度、尺寸（等效球直徑）和相應(yīng)數(shù)均尺寸分布，并同時(shí)確定樣品中存在的離子質(zhì)量濃度。本標(biāo)準(zhǔn)的資料性附錄A給出了定制的電子表格程序處理數(shù)據(jù)的示例。

五、結(jié)語(yǔ)

本標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO/TS19590:2017 Nanotechnologies—Size distribution and concentration of inorganic nanoparticles in aqueous media via single particle inductively coupled plasma mass spectrometry，于2023年8月6日發(fā)布，將于2024年3月1日實(shí)施，是***內(nèi)***項(xiàng)使用單顆粒電感耦合等離子體質(zhì)譜方法表征納米顆粒的******標(biāo)準(zhǔn)，支撐spICP-MS作為***種普適性方法的推廣與應(yīng)用。

本標(biāo)準(zhǔn)由******納米科學(xué)中心、珀金埃爾默企業(yè)管理（上海）有限公司、賽默飛世爾科技(中***)有限公司、島津企業(yè)管理(中***)有限公司、清華大學(xué)、中***計(jì)量科學(xué)研究院、杭州譜育科技發(fā)展有限公司，安捷倫科技（中***）有限公司制定。在起草階段，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組選用金納米顆粒，在******納米科學(xué)中心、賽默飛世爾科技(中***)有限公司、島津企業(yè)管理(中***)有限公司、安捷倫科技（中***）有限公司、杭州譜育科技發(fā)展有限公司，利用不同儀器進(jìn)行了測(cè)試，使用儀器所帶軟件對(duì)顆粒尺寸和顆粒數(shù)量濃度進(jìn)行了處理計(jì)算。在征求意見(jiàn)階段，向四川大學(xué)、中***地質(zhì)大學(xué)、武漢大學(xué)、清華大學(xué)深圳***際研究生院、東北大學(xué)、華東師范大學(xué)、中山大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、中***科學(xué)院過(guò)程工程研究所、中***科學(xué)院南京土壤研究所、中***科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、上海市食品藥品檢驗(yàn)研究院、生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所、中***科學(xué)院高能物理研究所、山東英盛生物技術(shù)有限公司等高校、科研院所和企業(yè)發(fā)送了標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)材料，征求意見(jiàn)專(zhuān)***多為分析化學(xué)、納米科學(xué)等領(lǐng)域?qū)?**，給本標(biāo)準(zhǔn)提出了具有代表性的意見(jiàn)，在此感謝他們對(duì)本項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)制定工作的支持。

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