李　媛，丁海霞（甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，甘肅　蘭州　730020）

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HPLC-ICP-MS聯(lián)用測試環(huán)境水樣中的烷基汞

李媛，丁海霞
（甘肅省環(huán)境監(jiān)測中心站，甘肅蘭州730020）

摘要：建立了以0.06mol·L-1乙酸氨-5%（v/v）甲醇-0.1%（v/v）2巰基乙醇作為流動相，以C-18色譜柱作為分離柱，高效液相色譜-電桿耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測試環(huán)境水樣中烷基汞的方法。該方法甲基汞和乙基汞的線性范圍為0.5～10ug·L-1，三種形態(tài)汞的回收率均在80%～100%之間。實驗結(jié)果表明，該方法樣品前處理簡單，樣品回收率穩(wěn)定，能應(yīng)用于環(huán)境水樣烷基汞的測試。

關(guān)鍵詞：HPLC-ICP-MS；環(huán)境水樣；汞；形態(tài)分析

汞是自然界分布很廣，對人類和環(huán)境具有很強危害性的元素之一。汞化合物的毒性取決于其賦存形態(tài)，有機汞由于其較高的脂肪溶解性，易被生物體吸收，并通過食物鏈富集，因此，對有機汞的監(jiān)測越來越受到重視。在集中式生活飲用水地表水源地水質(zhì)全分析中，甲基汞是特定監(jiān)測項目［1］。在我國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中，烷基汞列為第一類污染物［2］。

有機汞在水中的含量極低，通?！躰g·L-1，測定水體中有機汞最大的困難在于必須進行有效的濃縮以滿足測定的要求［3］。目前，我國環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)水監(jiān)測技術(shù)規(guī)范中烷基汞的測定方法是氣相色譜法［4］，采用的巰基棉富集，甲苯洗脫。該方法存在前處理繁瑣，需要對樣品進行多步萃取和凈化以減少基體干擾，巰基棉回收率差且不穩(wěn)定，甲苯毒性大等問題［5］。因此，選擇一種分析方法選擇性強、分離效能高、靈敏度高的方法非常必要。

近年來，將色譜分離能力與其他檢測器的聯(lián)用技術(shù)在化學(xué)分析中得到了越來越廣泛的使用［5-6］，高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀聯(lián)用技術(shù)就是其中之一，它將高效液相色譜的高分離能力與Ms高選擇性、高靈敏度等優(yōu)點結(jié)合起來，ICP-MS多元素分析、低的檢出限和較寬的線性范圍使其成為形態(tài)分析中首選的檢測儀器［7，8］。

本文采用HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)，對無機汞、甲基汞和乙基汞進行定性、定量分析測試，優(yōu)化分離和測試條件。研究HPLC-ICP-MS對環(huán)境水樣中甲基汞、乙基汞和無機汞的測試可行性。

1　實驗部分

1.1儀器

安捷倫6130型高效液相色譜儀；安捷倫EclipseXDB-C18色譜柱（4.6mm×150mm 5μm）；美國熱電X SeriesⅡICP-MS；Millipore超純水制備儀；溶劑過濾系統(tǒng)；pH計（0.01pH）；電子天平。

1.2試劑

1.2.1流動相的配置

0.06mol·L-1乙酸氨-5%（v/v）甲醇-0.1%（v/v）2巰基乙醇準(zhǔn)確稱取0.625g乙酸氨，量取50mL甲醇，1mL巰基乙醇，溶于超純水中，定容至1000mL。用氨水或醋酸將流動相的pH調(diào)至為6.75～6.85，經(jīng)溶劑過濾系統(tǒng)0.45μm濾膜過濾。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

標(biāo)準(zhǔn)溶液為：氯化甲基汞（水介質(zhì)）、氯化乙基汞（水介質(zhì)）、汞（鹽酸介質(zhì)）

先分別配置一定濃度的甲基汞、乙基汞和無機汞的單標(biāo)，通過保留時間差異進行定性判斷。同時采用逐級稀釋法配置一系列甲基汞、乙基汞和無機汞3種物質(zhì)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3實驗條件的優(yōu)化

高效液相作為分離元件，影響甲基汞、乙基汞和無機汞的分離效果，其實驗參數(shù)的優(yōu)化是本實驗的關(guān)鍵。ICP-MS作為檢測器，實驗參數(shù)的優(yōu)化能改善目標(biāo)分析物的信號強度和信噪比，從而影響目標(biāo)分析物的檢出限和線性范圍。

1.3.1高效液相分離條件的優(yōu)化

本實驗采用安捷倫的Eclipse XDB-C18色譜柱。實驗參數(shù)選擇為柱溫和流動相流速的改變，具體實驗參數(shù)的設(shè)置見表1。

表1　高效液相實驗參數(shù)

1.3.2 ICP-MS檢測條件的優(yōu)化

本實驗通過調(diào)節(jié)ICP-MS的正向功率、提取電壓、矩管位置、霧化流量等參數(shù)改變汞的信號強度和信噪比，降低的雙電荷比率和氧化物比率。同時本實驗未采用有機進樣控制包，為了消除錐口的碳沉積，將霧室的溫度設(shè)置為-5℃。具體參數(shù)設(shè)置見表2。

表2　ICP-MS實驗參數(shù)

2　結(jié)果與討論

2.1分離條件的選擇

2.1.1柱溫25℃，流動相流速1.00mL/min

柱溫25℃，流動相流速1.00mL/min為HPLCICP-MS聯(lián)用技術(shù)中最常用的分離條件。此條件的設(shè)置有利于保護色譜柱。在此條件下進樣甲基汞、乙基汞和無機汞的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。具體譜圖如圖1所示。

圖1　柱溫25℃，流動相流速1.00ml/min分離譜圖

由圖1可知，在柱溫25℃，流動相流速1.00 ml/min時，甲基汞、乙基汞和無機汞的分離譜圖出現(xiàn)了峰重疊和明顯的拖尾。表明，在此分離條件下，甲基汞、乙基汞和無機汞不能有效的分離。

2.1.2柱溫35℃，流動相流速2.00mL/min

為了使甲基汞、乙基汞和無機汞更好的分離，將柱溫升高至35℃，流動相流速設(shè)置為2.00mL/ min。在此條件下進樣甲基汞、乙基汞和無機汞的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。具體譜圖如圖2所示。

圖2　柱溫35℃，流動相流速2.00ml/min分離譜圖

由圖2可知，柱溫35℃，流動相流速2.00mL/ min時，3種形態(tài)汞得到了較明顯的分別。同時在此分離條件下，分別進樣甲基汞、乙基汞和無機汞的單標(biāo)溶液，通過保留時間判斷出峰順序。通過分析得知，0.06mol·L-1醋酸氨-5%（v/v）甲醇-0.1%（v/v）2巰基乙醇作為流動相時，3種形態(tài)汞的出峰順序為：甲基汞（Me-Hg）、無機汞（Hg）、乙基汞（Et-Hg）。

2.1.3柱溫45℃，流動相流速2.00mL/min

柱溫45℃，流動相流速2.00mL/min時，進樣甲基汞、乙基汞和無機汞的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，具體分離譜圖如圖3所示。

圖3　柱溫45℃，流動相流速2.00mL/min分離譜圖

由圖2、圖3可知，當(dāng)流動相流速為2.00mL/min時，柱溫不同，3種形態(tài)汞的分離效果存在一些差別。當(dāng)柱溫為45℃時，甲基汞和無機汞的分離更為明顯，同時三種形態(tài)汞的分析時間有了一定減少。

2.1.4柱溫45℃，流動相流速2.50mL/min

為了進一步研究流動相流速對三種形態(tài)的汞分離效果影響，將流動相流速增至2.50ml/min，在此條件下，3種形態(tài)汞的具體分離譜圖如圖4所示。

圖4　柱溫45℃，流動相流速2.50ml/min分離譜圖

2.1.5柱溫55℃，流動相流速2.50mL/min

由圖4、圖5可知，當(dāng)流動相流速為2.50mL/min時，柱溫45℃和柱溫55℃兩種條件下，3種形態(tài)汞均能得到很好的分離。同時圖4、圖5與圖3比較可知，在這三種分離條件下，3種形態(tài)汞均能得到很好的分離，增加流動相流速（由2.00mL/min增至2.50mL/ min）可以縮短分析時間（由800s縮短為600s）。

圖5　柱溫55℃，流動相流速2.50ml/min分離譜圖

2.2分離條件的確定

通過不同條件下，3種形態(tài)汞分離譜圖的比較，同時考慮增加柱溫和流動相流速影響色譜分離柱的壽命，本實驗中高效液相色譜的分離條件確定為：柱溫45℃，流動相流速為2.00mL/min。

2.3定量分析

2.3.1線性分析

分別分析一定濃度梯度的甲基汞、乙基汞和無機汞的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，以濃度為橫坐標(biāo)，以ICP-MS信號強度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖6所示。

由圖6可知，甲基汞和乙基汞在本實驗的濃度范圍內(nèi)（0.5～10ug·L-1）呈現(xiàn)出很好的線性關(guān)系。

2.3.2加標(biāo)回收率實驗

分別加入100ng甲基汞、乙基汞和無機汞于100mL空白水樣和100mL環(huán)境水樣中。同時環(huán)境水樣經(jīng)0.45um濾膜過濾，采用醋酸或氨水將其調(diào)至中性環(huán)境。其加標(biāo)回收率結(jié)果見表3。

表3　3種形態(tài)汞的加標(biāo)回收率匯總表

由表3可以看出，甲基汞、乙基汞、無機汞3種形態(tài)汞在空白水樣和環(huán)境水樣中回收率均在70%～90%之間。表明水樣經(jīng)過0.45um濾膜過濾，濾液調(diào)至中性后，直接采用HPLC-ICP-MS測試烷基汞是可行的。

2.3.3檢出限實驗

本實驗采用連續(xù)測試空白樣品5次，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，按照3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的方法計算3種形態(tài)汞的檢出限，見表4

表4　3種形態(tài)汞檢出限

3　結(jié)論

本實驗采用0.45um濾膜對環(huán)境水樣過濾，采用醋酸或氨水將濾液調(diào)至中性，使用HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)分析水樣中的甲基汞、乙基汞和無機汞。

該方法在實驗濃度范圍內(nèi)（0.5～10ug·L-1）呈現(xiàn)出較好的線性擬合，且空白水樣和環(huán)境水樣的加標(biāo)回收率均在70%～100%之間，表明采用HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)分析環(huán)境水樣中的烷基汞是可行的。

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中圖分類號：X832