過去二十年中，隨著工程納米材料 （ENMs）產量和使用量迅速增加，它們向環境中釋放帶來了潛在危害。因此，研究他們對環境影響至關重要。對環境中工程納米材料進行合 適的生態危害評價和管理，需要對工程納米材料準確定量暴露和影響1， 理想方式通過原位分析并給出物理化學特性。然而，由于環境介質中納 米粒子濃度非常低，大多數分析技術并非適合2。
最近出版了關于自然新鮮水和合成復雜水樣中金屬納米粒子的持久性、聚 合和溶解性的研究3-7。一直以來，顆粒尺寸采用色散光散射（DLS）和透 射電子顯微鏡（TEM）測量顆粒尺寸，而溶解量采用超濾測定。這些常規 技術對測定復雜水體中存在低濃度的膠體形態非常有限。
另外，單顆粒ICP-MS（SP-ICP-MS）被公認為一種定量 和定性低濃度的金屬納米粒子有前途的方法8-10。相 對目前方法，SP-ICP-MS可快速有效并提供更多信息的 技術。它能夠測定顆粒尺寸分布、顆粒數量濃度、溶解 金屬比例等。而且，它能夠區分不同元素粒子。SP-ICPMS原理基于測量一個單粒子產生的信號強度。懸浮納 米粒子必須有效稀釋，以確保一次只有一個單顆粒到達 等離子體中，然后被原子化和離子化，產生相對高信號 強度，在一個脈沖中被檢測出。如果在顆粒懸浮物包含 相同可溶性的元素，該元素將產生一個連續不變信號， 形成均一分布的結果。Duegeldre11-15首次采用理論方法 處理了自然金屬膠體的信號強度與時間關系記錄圖，隨 后Laborda等16,17支持了該方法。
Ag, ZnO和TiO2是研究最多的納米粒子18。例如Ag，是 一種是常見被用于消費品并釋放至環境中的低濃度 納米材料19。本工作目的是調查SP-ICP-MS測定和定性 環境水體中金屬納米粒子，圖1顯示了水體中納米銀 的各種物理化學過程。可溶性的Ag，包括釋放自由離子（圖1C）和可溶性復合物（圖1E），SP-ICP-MS能 夠容易和快速測定。這些溶解形態過濾后，總量可被 ICP-MS或AAS測定，但該過程消耗大量時間（一般20 分鐘）在至少進行三輪離心處理。聚集（圖1 B）和保 持穩定的銀納米粒子（圖1G）可以采用其它常規技術 （DLS，NTA，TEM）來計數和測定，但SP-ICP-MS可區 分地表水中納米銀和其它膠體的唯yi方法。
實驗：實驗數據采集使用珀金埃爾默NexION 350X ICP-MS和 納米應用Syngistix TM模塊軟件（SP-ICP-MS儀器參數列于 表1）。樣品進樣系統包括一個石英霧化室，玻璃同心 霧化器和2mm內徑石英中心管。商品化可懸浮金河銀納 米粒子用于本工作。一個NIST參考物質（RM 8013）納 米金粒子（60nm 直徑，50 mg/L濃度穩定于檸檬酸緩 沖溶液中）被用于測定霧化效率。懸浮銀納米粒子購于 Ted Pella公司：檸檬酸混合（40和80nm直徑）和單獨 （80nm直徑）納米銀懸浮物（產品編號. 84050-40， 84050-80和15710-20SC.）。地表水采自于加拿大蒙特利爾RivièredesPrairies河，0.2μm 濾紙過濾后添加銀納米粒子。水樣中納米銀懸浮物加 入濃度2.5至33.1 μg/L，并緩慢搖勻。在SP-ICP-MS分析 前，樣品稀釋低于0.2μg/L Ag。 每個樣品數據重復采集三次，在每次重復測量之 間，分析一次去離子水用于檢查記憶效應。圖2所 示，Syngistix納米應用模塊在一個交互窗口產生頻次vs 尺寸（nm）關系圖，無需采用理論公式進行任何后續 的數據處理過程11-17。
SP-ICP-MS數據處理是基于區分溶解金屬信號和納米顆 粒，計數相應單個納米粒子的脈沖(或事件)，并將其強 度轉換成顆粒尺寸。脈沖頻次代表顆粒數量濃度，每 個脈沖強度分析物質量成比率。然后，被轉換成體積， 并通過大小了解顆粒的密度和幾何尺寸，上述均利用 Syngistix納米應用程序模塊可自動數據處理，無需后續 手工數據處理。
結果：地表水經0.2 μm過濾后，采用532nm 綠色激光LM14 NTA儀器（NanoSight公司）進行分析，結果顯示存在 著大量平均直徑在110nm的膠體顆粒。因此，在，采 用常規技術（DLS，TEM等）對這種基體中加入金屬納 米粒子使檢測和表征將是非常困難。
而且，即使采用常規超濾方法測定溶解組分也是難以滿 足要求，因為銀納米離子可能吸附在膠體表面，因此會 被截留在濾膜上。結果，溶解金屬比率將被低估。SPICP-MS已被發現比其它方法更有效和更低檢測限。事 實上，存在其它可溶性顆粒對銀納米粒子測定無干擾， 因此銀信號與膠體中其它成分元素無關。
圖3-5顯示了純水和河水中平均顆粒的直徑和可溶性金 屬平衡時間的百分比。所有情況下，納米粒子的平均顆 粒尺寸保持相對穩定（圖3a，4 a和5 a）。標稱直徑大 于40nm懸浮顆粒，在純水和地表水中至少穩定5天的比 率在50~80%（圖3b和4 b）。在本工作實驗條件下，包裹顯示隨時間變化納米粒子溶解幾乎無嚴重影響，5 日內檸檬酸包裹和單獨納米銀懸浮物（80nm）降低了 20%。與此同時，同樣尺寸和平衡時間，在檸檬酸包 裹納米銀中可溶性銀比率更高一些。這并不一定意味著 單獨的納米銀粒子比檸檬酸包裹更穩定。事實上，銀離 子釋放可能由于氧化和/或吸附殘留在納米顆粒表面或 結合在包裹上。因此，我們相信在任何介質中，納米 粒子穩定性和行為與合成工藝相關。根據圖5b，低于 40nm直徑可溶解更大的量，但注意該技術顆粒檢測極 限20nm。
事實上，小于納米顆粒的信號強度是非常低的，幾乎 與背景噪音重疊，因此，所有小于15nm顆粒將產生錯 誤的計數。單獨80nm納米銀，地表水中平均顆粒直徑 和顆粒百分比高于去離子水（圖4）。檸檬酸包裹納米 銀，二者無明顯差別。這可能是由于單獨納米粒子比檸 檬酸包裹納米粒子更易團聚。但總體來說，并未觀察到 嚴重地團聚現象
結論：采用Syngisitx納米應用模塊研究地表水中銀納米顆粒的 行為，無需使用任何手工數據處理過程。該技術允許有 效選擇性測定顆粒尺寸，團聚和一定時間內溶解低濃度 范圍。SP-ICP-MS可提供環境水體中低濃度的金屬納米 顆粒歸宿信息的唯yi合適的技術。盡管這項研究只代表 在特定情況下河水中納米銀顆粒測定技術的有效性