挑战痕量极限——从seaFAST Litre开始

尽管海洋中痕量元素含量极低，却对海洋生物群落结构有着深远影响。如铁，是浮游植物生长所需的重要营养物质，它的含量直接限制了浮游植物的生长。通过对海洋中痕量元素的浓度及其同位素比值的深入研究，科学家发现了诸多元素的生物地球化学循环规律，有助于我们深入了解开阔大洋中的源和汇。在传统分析方法中，这些海水样品的痕量元素受到含量、海水基体、手工污染和仪器检测限等问题的限制，分析难度较大。

美国Elemental Scientific Inc.（ESI）是实验室自动化、样品引入、在线监测和激光烧蚀领域的市场领导者，其行业领先的产品和定制的解决方案已得到全球认可。ESI公司推出的seaFAST Litre大体积海水前处理系统显著地解决了海水分析难题。

seaFAST Litre

痕量元素的含量一般1~100 ng/L，甚至更低，这已经到了许多四极杆质谱的检测能力极限，同时海水的高基体也让质谱无法对其直接进样分析。如今通过seaFAST的多倍富集和基体去除可以有效解决这些问题，这让四极杆质谱准确检测出其痕量样品含量成为了可能，seaFAST系列也因此被广泛应用于各个环境监测单位和科研院所。

随着科研探索的进步，痕量样品同位素比值的高精度分析仍面临巨大的挑战。同位素的自然丰度差异及痕量样品其极低的含量，使得为了准确测出其比值，往往需要对样品进行千倍以上的富集。这通常需要消耗1~4 L（甚至更多体积）的样品，以及更长的前处理时间。通常富集1批样品需要科研工作者从早到晚工作3天的时间。随着分析方法的逐渐成熟，为了更高效的完成富集除基质任务，以及提升同位素比值的分析效率，新一代的‍seaFAST Litre‍由此诞生。

seaFAST Litre大容量自动预富集系统专用于对痕量海水样品进行高倍预富集。样品瓶最大容量高达2 L，每个样品瓶直接连接到超纯阀系统，随后进行低污染的预富集和基体去除动作。自动预富集和去除基体提高了超痕量元素测试的准确性和精确度，减少人工劳动，降低手动处理样品时可能产生的污染，与直接分析或手动样品预富集相比，检出限显著提高、流程空白显著降低。

seaFAST Litre

2022年12月，中国第一台seaFAST  Litre于上海交通大学海洋学院完成安装验收。之前富集1000倍样品需要耗时约30小时（1000 ml富集至1 ml），如今用seaFAST  Litre只需要4.5小时即能完成，富集效率提高6倍以上。在上海交大海洋学院实验室与上海凯来仪器工程师的通力合作下，目前已将富集方法经过进一步优化，试剂消耗量缩减了近200倍，极大的节省了试剂成本的消耗，为我国科研事业的发展提供了良好的方法基础与硬件条件。

上海交通大学海洋学院TIMS团队前期已通过seaFAST S2完成了部分GEOTRACES开阔大洋痕量样品的分析工作，获得了出色的数据成果。现开始着手更多痕量样品的同位素分析工作，并已购入prepFAST MC全自动同位素分离纯化系统，拟配合seaFAST Litre开展大体积同位素的富集-分离工作。

prepFAST MC是一款全自动的低压离子交换系统，它能把目标元素从基体样品中分离出来，并且收集到3个离散洗脱分数进行同位素分析。在所有用户自定义的间隔上（时间，体积和流速），注射泵驱动系统允许样品装载，多次酸清洗，柱调节和循环洗脱。

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凯来谱位于上海市浦东新区临港新片区海立方科技园11号楼4-5层，测试能力覆盖地质定年，激光面扫描成像，μXRF面扫描成像，LIBS全元素成像，海水痕量元素分析，元素形态分析，半导体高纯试剂和靶材分析以及单颗粒单细胞分析等等。

仪器设备主要包含多台四极杆质谱，三重四级杆质谱，飞行时间质谱，μXRF分析仪，飞秒激光剥蚀系统，193nm激光剥蚀系统，LIBS激光诱导击穿光谱仪，prepFAST S半导体超净进样系统，seaFAST海水预富集系统，microFAST SingleCell单颗粒/单细胞进样系统，prepFAST IC元素形态分析系统等等。可承接地质、环境、海洋、生物、文博、新材料、半导体等各类型测试项目。