固相萃取–HPLC–ICP／MS法測(cè)定水中的烷基汞*

楊正標(biāo)，聞欣，劉晶，陸喜紅，楊麗莉

（南京市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，南京 210013）

汞污染是世界范圍的重要環(huán)境問(wèn)題，不同形態(tài)的汞表現(xiàn)出的生理活性和毒性不同，尤其甲基汞的毒性最強(qiáng)。在水環(huán)境中，無(wú)機(jī)汞通過(guò)生物的甲基化、乙基化作用形成相應(yīng)的有機(jī)汞，從而可被動(dòng)植物吸收并通過(guò)生物富集、食物鏈放大等過(guò)程，最終危及人體健康［1–4］。目前汞形態(tài)分析已成為全球環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，甲基汞作為環(huán)境樣品中的一項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)越來(lái)越引起人們的重視。因此研究各種汞形態(tài)的檢測(cè)方法，對(duì)保護(hù)人類健康，強(qiáng)化環(huán)保部門監(jiān)控力度具有重要意義［5–7］。

汞的形態(tài)分析方法多以聯(lián)用技術(shù)為主，常見的分離手段有氣相色譜法（GC）、高效液相色譜法（HPLC）和毛細(xì)管電泳法（CE），常見的檢測(cè)手段有氣相色譜ECD檢測(cè)器（GC–ECD）、氣相色譜質(zhì)譜法（GC–MS）、原子吸收光譜法（AAS）、原子熒光光譜法（AFS）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP–MS）［5–14］。最常用的預(yù)富集前處理方法是固相萃取法［6，8–9］和液液萃取法［7，10］，這兩種方法均能得到較高的富集倍數(shù)，從而獲得極低的檢出限。而直接進(jìn)樣HPLC–ICP／MS聯(lián)用得到的檢出限較高［5，11–13］，至今未見固相萃取和HPLC–ICP／MS聯(lián)用相結(jié)合的文獻(xiàn)。筆者結(jié)合固相萃取和HPLC–ICP／MS聯(lián)用對(duì)水中的烷基汞進(jìn)行了測(cè)定，方法檢出限低，精確度高。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

高效液相色譜儀：1260型，美國(guó)安捷倫公司；ICP–MS：7700x型，美國(guó)安捷倫公司；濃鹽酸、乙酸銨、氫氧化鈉：優(yōu)級(jí)純；甲醇中甲基汞溶液：60.2 μg／g，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

甲醇中乙基汞溶液：75.3 μg／g，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

甲醇：色譜純，德國(guó)默克公司；

L–半胱氨酸：98%，英國(guó)阿爾埃莎公司；

固相萃取柱：Cleanert SH–SPE型，500 mg／6 mL ，美國(guó)艾杰爾科技；

實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水。

1.2 儀器工作條件

(1)高效液相色譜儀。色譜柱：Zorbax Eclipse Plus C18柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流動(dòng)相：甲醇–水（體積比8∶92，其中水相中含0.10%乙酸銨和0.12% L-半胱氨酸，氨水調(diào)節(jié)至pH值為7.5）；流速：1.0 mL／min；進(jìn)樣量：20 μL。

(2)ICP–MS。RF功率：1 550 W；采樣深度：10.0 mm；玻璃同心霧化器；石英霧化室和矩管；霧化室溫度：2℃；鎳采樣錐和截取錐；同位素202Hg；積分時(shí)間：0.5 s。

1.3 樣品采集和前處理

地表水、工業(yè)廢水和生活污水采集后，用0.45 μm微孔纖維濾膜對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾。取1 L水樣過(guò)固相萃取柱，然后用2 mL鹽酸溶液(1+1)洗脫烷基汞，洗脫液用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH到弱酸性至中性，用流動(dòng)相定容至5 mL，然后進(jìn)樣分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 液相色譜條件優(yōu)化

選擇Zorbax Eclipse Plus C18反相色譜柱，能使無(wú)機(jī)汞、甲基汞和乙基汞完全分離。在流動(dòng)相中加入乙酸銨可以有效改善峰形；加入L-半胱氨酸與樣品中各種形態(tài)的汞形成非極性化合物后在色譜柱上分離，同時(shí)可以較好地消除汞的記憶效應(yīng)；隨著流動(dòng)相中甲醇含量增加，組分出峰時(shí)間縮短，但甲醇含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致組分無(wú)法基線分離，并增加ICP–MS錐口積碳從而影響靈敏度。流動(dòng)相流速增加可以縮短分析時(shí)間，但流速過(guò)高會(huì)導(dǎo)致色譜柱壓力增大，霧化不完全，靈敏度降低。最終選擇流動(dòng)相為甲醇–水（體積比8∶92），其中水相中含0.10%乙酸銨和0.12% L-半胱氨酸，氨水調(diào)節(jié)至pH=7.5，流速1.0 mL／min。

2.2 ICP–MS條件優(yōu)化

由于流動(dòng)相是含甲醇的復(fù)雜體系，RF功率使用1 550 W，確?；w完全分解。霧化室溫度為2℃，既能減少有機(jī)物進(jìn)入錐口產(chǎn)生積碳，又能防止霧化室結(jié)冰。ICP／MS用專用調(diào)諧液1 μg／L Ce，Co，Li，Mg，Tl，Y進(jìn)行調(diào)諧，使205Tl信號(hào)達(dá)到最大，以提高202Hg的靈敏度。

2.3 固相萃取條件優(yōu)化

選擇500 mg／6 mL的固相萃取柱，對(duì)地表水、工業(yè)廢水和生活污水進(jìn)行富集，然后用鹽酸溶液進(jìn)行洗脫。分別用1，2，4，6 mol／L鹽酸溶液洗脫各種形態(tài)的汞，試驗(yàn)表明，鹽酸溶液濃度大于6 mol／L時(shí)，洗脫效率在95%以上。因?yàn)橄疵撊芤撼蕪?qiáng)酸性，必須用堿性溶液調(diào)節(jié)pH到弱酸性或中性才能用高效液相色譜進(jìn)行分離，然后用流動(dòng)相定容到刻度，流動(dòng)相中的半胱氨酸能與汞結(jié)合，減少損失和記憶效應(yīng)。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線和檢出限

配制含甲基汞和乙基汞分別為0.0，0.5，2.0，5.0，10.0，20.0 μg／L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，在1.2儀器工作條件下進(jìn)行測(cè)定，以峰面積(Y)和質(zhì)量濃度(X)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表1。平行配制7份含甲基汞和乙基汞均為2.0 ng／L的空白加標(biāo)溶液進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算得到方法的檢出限，結(jié)果見表1。10.0 μg／L甲基汞和乙基汞混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖見圖1。

表1 甲基汞和乙基汞的標(biāo)準(zhǔn)曲線和方法檢出限

圖1 10.0 μg／L甲基汞和乙基汞混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖

2.5 方法精密度和回收率

在地表水、工業(yè)廢水和生活污水3個(gè)水樣中均未檢出甲基汞和乙基汞，在3個(gè)水樣中分別加標(biāo)10.0 ng／L和50.0 ng／L混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行6次平行測(cè)定，計(jì)算精密度和回收率，結(jié)果見表2。由表2可知，兩個(gè)加標(biāo)水平下測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.3%～9.6%，加標(biāo)回收率在81.0%～103.0%之間。

表2 精密度和加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果(n=6)

3 結(jié)語(yǔ)

利用巰基固相萃取柱富集水中的烷基汞，洗脫后用高效液相色譜和電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。與傳統(tǒng)的液液萃取法相比，該方法操作簡(jiǎn)單、快速，有機(jī)溶劑用量少，方法更環(huán)保。該方法檢出限低、精密度高、回收率穩(wěn)定，甲基汞的檢出限能夠達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的限值要求，能滿足地表水和廢水中烷基汞的監(jiān)測(cè)需要。

［1］ 陳邵鵬，顧海東，秦宏兵.高效液相色譜–電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)用于環(huán)境中元素形態(tài)分析的最新進(jìn)展［J］.化學(xué)分析計(jì)量，2011，20(2): 96–100.

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