一、交叉感染定义与危害

在ICP-MS分析中，交叉感染是指前一个样品中残留的目标元素或杂质进入下一个样品分析流程，导致结果偏高或误判。这种污染不仅会影响数据的精度，还可能导致研究结论出现偏差，甚至引起项目失败。尤其在检测超痕量金属元素如汞、铅、铀、镉等时，交叉感染的微量存在都会被仪器检测到，因此对操作和设备提出了极高的要求。

二、交叉感染的常见原因

1. 样品残留在进样系统
   ICP-MS使用的是液体样品，通常通过蠕动泵、雾化器、喷雾室和采样锥进入等离子体。样品若在这些通道中残留，极易传递到下一样品，尤其是在高浓度样品分析后更为常见。

2. 清洗不彻底
   清洗程序设置不合理、清洗液选择不当或清洗时间不足，均可能导致前一分析物的残留未被完全清除。

3. 进样管路材质老化或吸附性强
   聚四氟乙烯或聚乙烯管路虽然化学稳定，但使用时间久了后表面可能吸附部分金属元素，特别是在分析高盐、高浓度样品后。

4. 自动进样器针头污染
   如果针头在不同样品间未进行充分冲洗，也会造成交叉传递，尤其在高通量检测过程中更容易忽视。

5. 操作人员流程不规范
   人为失误也会造成交叉污染，比如样品位置标记错误、重复使用一次性器皿、不同浓度样品混合放置等。

6. 仪器内腔积累污染
   长期使用后，喷雾室、锥口等部件会因高浓度样品或高温反应积累微量污染物，逐渐形成潜在污染源。

三、交叉感染的识别方法

1. 空白样监测
   每批样品中设置的试剂空白、方法空白或系统空白能快速判断是否存在污染。

2. 样品间梯度变化
   如果低浓度样品紧跟高浓度样品后出现异常升高，通常说明存在污染。

3. 重复性检查
   同一样品重复分析若结果波动较大，可能说明系统中残留物影响了结果。

4. 标准曲线异常
   校准标准间若响应不连续或背景信号异常提升，提示系统存在背景污染。

四、预防交叉感染的策略

1. 制定严谨的清洗程序
   每次分析结束后，需使用高纯水、稀硝酸等清洗液进行充分冲洗。对于某些易吸附元素，可根据具体情况采用含表面活性剂的清洗液或乙酸等络合剂。

2. 合理安排样品顺序
   采用“低浓度到高浓度”的进样顺序，避免高浓度样品前置引发后续污染。

3. 设立空白穿插样
   在每5~10个样品中穿插一次空白样或洗针步骤，可实时监控并清除潜在污染。

4. 定期更换管路和锥口
   管路老化后吸附性能变强，建议3至6个月更换一次。对于频繁分析高浓度或复杂基体样品的实验室，应缩短更换周期。

5. 使用一次性耗材
   比如聚丙烯离心管、过滤膜、进样针等，避免重复使用，最大限度防止人工交叉。

6. 自动进样器定期清洗
   自动进样系统中的针头、针套和废液槽需每周至少一次彻底清洗，或根据工作量制定频率。

7. 使用内标法监控稳定性
   通过加入内标元素如铟、钇等，可以动态监控系统信号是否稳定，识别潜在干扰来源。

8. 建立完整操作流程与培训机制
   所有操作人员需经过标准化培训，熟悉交叉感染的风险源及预防措施，并严格按照实验SOP进行操作。

五、出现交叉感染时的处理方法

1. 立即停机并清洗系统
   首先停止当前分析程序，使用高纯水或稀硝酸对蠕动泵管、喷雾器、喷雾室及采样锥等进行长时间清洗（建议不低于20分钟）。

2. 更换或清洗部件
   对于污染严重的部件如采样锥、截取锥、进样管、雾化器等应拆卸下来用酸液浸泡清洗，必要时直接更换。

3. 重跑空白样验证系统清洁度
   清洗完成后，必须通过空白样确认系统是否恢复干净，方可继续分析。

4. 重新分析受污染样品
   对可能受污染的样品应重新进样分析，并在结果报告中注明其重复性与前次差异。

5. 审查样品处理与标注流程
   回顾样品制备、编号、转移、稀释等每一步操作流程，排查可能引起交叉的环节。

6. 记录并追溯污染来源
   建立污染记录表，对每一次污染事件进行溯源分析，为未来预防积累数据基础。

六、典型案例分析

某研究机构在检测地表水中汞含量时，发现两个空白样中汞含量超出检测限。排查发现该批次前一分析样品为含高浓度有机汞的实验室废水，由于清洗时间设定仅为2分钟且未加入络合剂，导致系统残留汞未清除干净。后续通过延长清洗时间至15分钟，并采用含硫代硫酸钠的清洗液，有效清除了污染源，空白恢复正常。

七、结语

ICP-MS是一种极为敏感的分析仪器，交叉感染的发生不仅影响实验结果的准确性，更可能导致科研结论的不可靠。对赛默飞ELEMENT 2型ICP-MS使用者而言，必须树立“预防优于补救”的理念，从样品制备到分析流程再到清洗维护，实施全过程的污染控制与质量管理。只有通过制度化管理、规范化操作和技术性优化，才能最大限度避免交叉感染，确保数据结果的科学性和实验的可重复性。