HPLC-ICP-MS聯(lián)用測(cè)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(cè)中心站，甘肅　蘭州　730020）

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HPLC-ICP-MS聯(lián)用測(cè)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(cè)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(dòng)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(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法樣品前處理簡(jiǎn)單，樣品回收率穩(wěn)定，能應(yīng)用于環(huán)境水樣烷基汞的測(cè)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(duì)人類和環(huán)境具有很強(qiáng)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(jī)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(duì)有機(jī)汞的監(jiān)測(cè)越來(lái)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(cè)項(xiàng)目［1］。在我國(guó)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(jī)汞在水中的含量極低，通常≤ng·L-1，測(cè)定水體中有機(jī)汞最大的困難在于必須進(jìn)行有效的濃縮以滿足測(cè)定的要求［3］。目前，我國(guó)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范中烷基汞的測(cè)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(duì)樣品進(jìn)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(qiáng)、分離效能高、靈敏度高的方法非常必要。

近年來(lái)，將色譜分離能力與其他檢測(cè)器的聯(lián)用技術(shù)在化學(xué)分析中得到了越來(lái)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(diǎn)結(jié)合起來(lái)，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(cè)儀器［7，8］。

本文采用HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)，對(duì)無(wú)機(jī)汞、甲基汞和乙基汞進(jìn)行定性、定量分析測(cè)試，優(yōu)化分離和測(cè)試條件。研究HPLC-ICP-MS對(duì)環(huán)境水樣中甲基汞、乙基汞和無(wú)機(jī)汞的測(cè)試可行性。

1　實(shí)驗(yàn)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(guó)熱電X SeriesⅡICP-MS；Millipore超純水制備儀；溶劑過濾系統(tǒng)；pH計(jì)（0.01pH）；電子天平。

1.2試劑

1.2.1流動(dòng)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(dòng)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(wú)機(jī)汞的單標(biāo)，通過保留時(shí)間差異進(jìn)行定性判斷。同時(shí)采用逐級(jí)稀釋法配置一系列甲基汞、乙基汞和無(wú)機(jī)汞3種物質(zhì)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3實(shí)驗(yàn)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(wú)機(jī)汞的分離效果，其實(shí)驗(yàn)參數(shù)的優(yōu)化是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。ICP-MS作為檢測(cè)器，實(shí)驗(yàn)參數(shù)的優(yōu)化能改善目標(biāo)分析物的信號(hào)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)采用安捷倫的Eclipse XDB-C18色譜柱。實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇為柱溫和流動(dòng)相流速的改變，具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置見表1。

表1　高效液相實(shí)驗(yàn)參數(shù)

1.3.2 ICP-MS檢測(cè)條件的優(yōu)化

本實(shí)驗(yàn)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(hào)強(qiáng)度和信噪比，降低的雙電荷比率和氧化物比率。同時(shí)本實(shí)驗(yàn)未采用有機(jī)進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)相流速1.00mL/min

柱溫25℃，流動(dòng)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(hù)色譜柱。在此條件下進(jìn)樣甲基汞、乙基汞和無(wú)機(jī)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(dòng)相流速1.00ml/min分離譜圖

由圖1可知，在柱溫25℃，流動(dòng)相流速1.00 ml/min時(shí)，甲基汞、乙基汞和無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)汞不能有效的分離。

2.1.2柱溫35℃，流動(dòng)相流速2.00mL/min

為了使甲基汞、乙基汞和無(wú)機(jī)汞更好的分離，將柱溫升高至35℃，流動(dòng)相流速設(shè)置為2.00mL/ min。在此條件下進(jìn)樣甲基汞、乙基汞和無(wú)機(jī)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(dòng)相流速2.00ml/min分離譜圖

由圖2可知，柱溫35℃，流動(dòng)相流速2.00mL/ min時(shí)，3種形態(tài)汞得到了較明顯的分別。同時(shí)在此分離條件下，分別進(jìn)樣甲基汞、乙基汞和無(wú)機(jī)汞的單標(biāo)溶液，通過保留時(shí)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(dòng)相時(shí)，3種形態(tài)汞的出峰順序?yàn)椋杭谆∕e-Hg）、無(wú)機(jī)汞（Hg）、乙基汞（Et-Hg）。

2.1.3柱溫45℃，流動(dòng)相流速2.00mL/min

柱溫45℃，流動(dòng)相流速2.00mL/min時(shí)，進(jìn)樣甲基汞、乙基汞和無(wú)機(jī)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(dòng)相流速2.00mL/min分離譜圖

由圖2、圖3可知，當(dāng)流動(dòng)相流速為2.00mL/min時(shí)，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(shí)，甲基汞和無(wú)機(jī)汞的分離更為明顯，同時(shí)三種形態(tài)汞的分析時(shí)間有了一定減少。

2.1.4柱溫45℃，流動(dòng)相流速2.50mL/min

為了進(jìn)一步研究流動(dòng)相流速對(duì)三種形態(tài)的汞分離效果影響，將流動(dòng)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(dòng)相流速2.50ml/min分離譜圖

2.1.5柱溫55℃，流動(dòng)相流速2.50mL/min

由圖4、圖5可知，當(dāng)流動(dòng)相流速為2.50mL/min時(shí)，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(shí)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(dòng)相流速（由2.00mL/min增至2.50mL/ min）可以縮短分析時(shí)間（由800s縮短為600s）。

圖5　柱溫55℃，流動(dòng)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(shí)考慮增加柱溫和流動(dòng)相流速影響色譜分離柱的壽命，本實(shí)驗(yàn)中高效液相色譜的分離條件確定為：柱溫45℃，流動(dòng)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(wú)機(jī)汞的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，以濃度為橫坐標(biāo)，以ICP-MS信號(hào)強(qiáng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)

分別加入100ng甲基汞、乙基汞和無(wú)機(jī)汞于100mL空白水樣和100mL環(huán)境水樣中。同時(shí)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(wú)機(jī)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(cè)試烷基汞是可行的。

2.3.3檢出限實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)測(cè)試空白樣品5次，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，按照3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的方法計(jì)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(shí)驗(yàn)采用0.45um濾膜對(duì)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(wú)機(jī)汞。

該方法在實(shí)驗(yàn)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(hào)：X832