电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）能测定元素周期表中绝大多数金属和部分非金属元素，含量范围覆盖 ppt 级到 ppm 级。它不只回答「有没有」，还能直接给出「有多少」，并区分同一元素的不同同位素。实际工作中，ICP-MS 最常处理的样本是水、土壤消解液、食品消解液、血液、尿液等液态样品，固体样本需要先经过消解或提取。
主要测定目标
ICP-MS 的核心产出是待测元素的质谱信号，经过校准后转换为浓度数据。日常检测中，它主要覆盖以下元素类别：
- 微量元素：如铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）、硒（Se）等，这些元素在环境样本和生物样本中具有营养或毒性意义。
- 重金属元素：铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铬（Cr）等，常用于食品、水质和土壤污染评估。
- 稀有与稀土元素：如钼（Mo）、锑（Sb）、钡（Ba）以及镧系元素，用于地质研究和材料分析。
对于单个元素，ICP-MS 还能提供同位素丰度比，例如铅的 204、206、207、208 同位素，可用于污染溯源；锶的 87/86 比则常用于地质定年和食品产地判别。
常见应用场景
环境监测
在水质分析中，ICP-MS 可以测定地表水、地下水、废水中的砷、镉、铬、铅、汞等有害元素，也能测定总铁、总锰等指标。在土壤和沉积物分析中，通常先经过酸消解，再测全量元素。空气中的颗粒物样品经滤膜采集、酸提取后也适用。需要建立标准曲线并加入内标来校正基体效应。
食品安全
食品样本经微波消解后，ICP-MS 可检测重金属（如镉、铅、汞）以及必需微量元素（如硒、锌）。同时，利用同位素比值可以进行产地溯源，例如通过铅或锶同位素判断茶叶或葡萄酒的产地。
临床与生物样本
血清、尿液中铜、锌、硒、铅、汞、砷等元素的检测，可辅助评估营养状况或重金属暴露。样本通常需要稀释或简单的蛋白沉淀处理后直接进样。ICP-MS 的高灵敏度能满足生理浓度和中毒浓度的同时定量需求。
材料与化工
高纯金属、半导体材料、化学品中的杂质元素分析，是 ICP-MS 的典型场景。它可检测数十种杂质元素的痕量水平，用于纯度分级和质量控制。
结果类型与样本边界
ICP-MS 输出的是浓度值（包括单位），元素通常以总浓度形式报告。要测定元素的化学形态，如区分无机砷和有机砷、三价铬和六价铬，则需结合色谱分离技术（LC-ICP-MS）。
样本必须是溶液或可转化为溶液的形式。气体样品通常需要吸收液或吸附解吸；固体样品必须经过消解、提取或高温灰化等预处理，无法直接进样。此外，测定过程中存在多原子离子干扰（如氩氧化物干扰铁），需要使用碰撞反应池技术或选择合适的待测同位素来规避，这些都会影响结果的准确度。
常见问题分析
| 问题 | 原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 样品中铁/砷信号异常偏高，重复性差 | 多原子离子干扰或基体效应，也可能是污染 | 使用碰撞/反应模式，检查试剂空白和容器清洗情况 |
| 汞或硼测不准 | 易挥发或记忆效应强烈 | 添加稳定剂（如金溶液），延长清洗时间，选用合适内标 |
| 标准曲线线性差或低浓度点漂移 | 进样系统稳定不足或标准溶液配制误差 | 检查雾化器、蠕动泵，重新配制标液并即时测定 |
| 结果与参考值系统性偏低 | 消解不完全或元素挥发损失 | 改进消解程序，加入酸体系校正，或采用标准参考物质验证 |
这些现象只是缩小排查范围，最终判断需结合标准物质、空白水平、加标回收和质控样品的记录来确认。
能力边界
ICP-MS 无法直接测定碳、氢、氧、氮等非金属元素（其在氩等离子体中电离效率低），也无法区分元素价态和有机化合物形态。当分析目标仅为单一高浓度元素时，可能不如原子吸收或 ICP-OES 经济。对于未知样品的全元素筛查，ICP-MS 可结合半定量方法，但结果的可靠性比不上用标准物质的定量分析。
当遇到结果异常、干扰严重或方法灵敏度不足时，就需要进一步检查参数设置和仪器状态。