砷元素在自然界中常見的形態(tài)有亞砷酸鹽[As(III)]、砷酸鹽 [As(V)]、一甲基砷 (MMA)、二甲基砷 (DMA)、砷甜菜堿（AsB）和砷膽堿（AsC）等。不同形態(tài)的砷，其理化性質(zhì)和毒性各異，其中As(III)和As(V)毒性最大，它們可以引起肺癌、皮膚癌和膀胱癌等，被國際癌癥研究委員會(huì)（IARC）確認(rèn)為一類致癌物。

根據(jù)傳統(tǒng)分析方法所提供的元素總量的信息已經(jīng)不能對(duì)某一元素的毒性、生物效應(yīng)以及對(duì)環(huán)境的影響做出科學(xué)的評(píng)價(jià)，而元素形態(tài)分析比元素總量能提供更多的信息，在環(huán)境和生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

以鉻元素為例：

對(duì)于飲用水中六價(jià)鉻的檢測(cè)傳統(tǒng)方法主要為二苯碳酰二肼分光光度法，該方法步驟繁瑣，物理和化學(xué)干擾較多。隨著色譜與原子光譜聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展，元素的形態(tài)與價(jià)態(tài)分析有了長足的發(fā)展。由于ICP-MS具有靈敏度高、檢出限低、寬的動(dòng)態(tài)線性范圍和多元素同位素檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，近年來成為元素分析應(yīng)用最廣泛的分析技術(shù)，在多種測(cè)定鉻形態(tài)的方法中液相色譜與電感耦合等離子體質(zhì)譜法聯(lián)用技術(shù)（HPLC-ICP-MS）靈敏度最高、最適宜飲用水中鉻形態(tài)的測(cè)定。新版GB/T5750.6新增了包括鉻及砷、硒、汞指標(biāo)檢驗(yàn)的“液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法”。

ICP-MS以獨(dú)特的接口技術(shù)將ICP的高溫電離特性與質(zhì)譜儀的靈敏快速掃描的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，從而形成了一種新型的元素分析技術(shù)，該技術(shù)幾乎可以分析地球上的所有元素。

ICP-MS的特點(diǎn)主要有：可實(shí)現(xiàn)多種元素的同時(shí)分析；靈敏度高；檢出限低；分析速度快；檢測(cè)模式靈活多樣，可進(jìn)行定量、半定量、定性分析；操作自動(dòng)化程度高；與不同進(jìn)樣技術(shù)與分離技術(shù)聯(lián)用簡(jiǎn)便。

目前ICP-MS與氣相色譜(GC)、毛細(xì)管電泳(CE)、離子色譜(IC)、高效液相色譜(HPLC)等聯(lián)用應(yīng)用于元素形態(tài)分析已漸趨成熟，成為元素形態(tài)分析中的主要檢測(cè)手段。

1、氣相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

氣相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜(GC-ICP-MS)聯(lián)用技術(shù)具有靈敏度高、選擇性高和可靠性高的特點(diǎn)。GC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)不會(huì)增加等離子體的本底信號(hào)，不需要使用霧化器，可將氣態(tài)樣品直接導(dǎo)入ICP-MS中，樣品傳輸率接近100%。采用GC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行元素形態(tài)分析研究中報(bào)道較多的是有關(guān)汞、溴元素的形態(tài)分析。

雖然GC-ICP-MS在元素形態(tài)分析中有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但是GC適用于易揮發(fā)或中等揮發(fā)性樣品的分離，難揮發(fā)性物質(zhì)則需要經(jīng)過衍生化處理，所以與其他聯(lián)用技術(shù)相比，GC-ICP-MS的應(yīng)用范圍相對(duì)較窄。

2、毛細(xì)管電泳-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

毛細(xì)管電泳(CE)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種基于待分離物組分間淌度和分配行為差異而實(shí)現(xiàn)分離的電泳新技術(shù)。CE分離技術(shù)具有分離效率高、分析速度快、樣品適應(yīng)面寬、試劑和樣品消耗量少、重復(fù)性好、分離模式多等特點(diǎn)。將CE與ICP-MS聯(lián)用，具有通用性好、分析時(shí)間短、分離效率高且分析成本低的特點(diǎn)。

CE-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)對(duì)于多數(shù)元素的分離測(cè)定已經(jīng)達(dá)到了ng/mL的檢測(cè)能力，但受到進(jìn)樣量限制使得最低檢出濃度較大，此外還受接口問題及樣品的損失、化學(xué)基體效應(yīng)和分離過程中可能引起的元素形態(tài)變化等因素的限制，使得分析方法仍有許多缺點(diǎn)和有待完善之處。

3、離子色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

離子色譜(IC)是高效液相色譜的一種形式，是分析陰離子和陽離子及小分子極性化合物的一種液相色譜方法，是對(duì)廣泛使用的液相色譜的有益補(bǔ)充，具有分離效果高和快速方便等優(yōu)點(diǎn)。IC-ICP-MS已成為解決復(fù)雜基體中離子形態(tài)分析的有效手段。

IC與ICP-MS聯(lián)用，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)高于電導(dǎo)或UV/Vis檢測(cè)器的靈敏度。但I(xiàn)C流動(dòng)相中的鹽類會(huì)造成ICP-MS錐口的鹽類堆積，導(dǎo)致ICP-MS進(jìn)樣管和采樣錐堵塞，基體效應(yīng)嚴(yán)重。利用離子色譜的抑制器可實(shí)現(xiàn)在線除鹽，減少鹽在錐口的堆積。

4、高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

與GC相比，HPLC不局限于分析物的揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性，使得HPLC-ICP-MS比GC-ICP-MS具有更廣泛的應(yīng)用范圍。此外，接口技術(shù)簡(jiǎn)單是HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一，因?yàn)镠PLC中流動(dòng)相的流量和ICP-MS樣品導(dǎo)入流量是相匹配的，且HPLC的柱后流出液與ICP-MS的樣品導(dǎo)入系統(tǒng)均在常壓下進(jìn)行。因此，HPLC-ICP-MS是元素形態(tài)分析研究中應(yīng)用最廣泛的聯(lián)用技術(shù)，在As、I、Se、Sn等元素的形態(tài)分析研究中均有報(bào)道。

HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)是目前元素形態(tài)分析研究中最常用的方法，但其在實(shí)際應(yīng)用中還存在著一些不足之處。如HPLC多采用有機(jī)溶劑和無機(jī)鹽為流動(dòng)相，會(huì)造成ICP-MS進(jìn)樣管和采樣錐的堵塞、基體效應(yīng)嚴(yán)重、儀器運(yùn)行成本高等問題。通常在實(shí)際應(yīng)用中可沖入5%(體積分?jǐn)?shù))以下的氧氣來解決碳沉積導(dǎo)致的錐孔堵塞問題，但這會(huì)造成采樣錐使用壽命的縮短。有研究采用冷卻霧化室溫度，減少進(jìn)入等離子體炬的有機(jī)溶劑總量，可保證等離子體的穩(wěn)定性。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中還需要根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩磉x取不同的方法，彌補(bǔ)聯(lián)用技術(shù)存在的缺陷。

ICP-MS聯(lián)用技術(shù)是開展痕量超痕量元素形態(tài)分析行之有效的方法，但在應(yīng)用過程中仍存在一些難題：

①樣品前處理問題。樣品基體復(fù)雜，如何保證樣品前處理過程中各元素形態(tài)的穩(wěn)定。

②缺乏元素形態(tài)分析國家標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足目前元素形態(tài)分析的需求。

③未知元素形態(tài)的定性定量問題。由于缺乏元素形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，如何實(shí)現(xiàn)未知元素形態(tài)結(jié)構(gòu)的鑒定。

④分析效率低。元素形態(tài)分析多為單一元素形態(tài)分析，阻礙了實(shí)際的應(yīng)用需求。

因此，ICP-MS聯(lián)用技術(shù)在元素形態(tài)分析研究中還有很大的發(fā)展與提高空間，需要研究者共同努力。