使用 HPLC-ICP-MS测定水和土壤中的甲基汞 应用
本应用摘要描述了用于分离和测定甲基汞和乙基汞的方法,该&苍产蝉辫;方法基于高效液相色谱&苍产蝉辫;(HPLC)/电感耦合等离子体质谱&苍产蝉辫;(ICP-MS) 联用系统。汞的化学形态不同毒性不同,因此将汞元素从&苍产蝉辫;烷基化形式分离出即可提供重要信息,了解样品的实际毒性。&苍产蝉辫;HPLC-ICP-MS 方法可用于分析水和土壤样品。该方法对于水&苍产蝉辫;中&苍产蝉辫;MeHg、EtHg 和&苍产蝉辫;Hg2+ 的检测限低于&苍产蝉辫;10 ng/L,而对于土壤&苍产蝉辫;样品中的汞化合物,回收率在&苍产蝉辫;80% 至&苍产蝉辫;120% 之间。
前言&苍产蝉辫;重金属是天然水中最主要的污染物。在各类污染物&苍产蝉辫;中,汞&苍产蝉辫;(Hg) 因其毒性以及在食物链中可富集,尤其&苍产蝉辫;受关注。整个生态系统中,包括空气、水、土壤和生&苍产蝉辫;物体,都含有痕量的汞。这种痕量元素的不同物理和&苍产蝉辫;化学形式具有显着不同的性质&苍产蝉辫;[1]。汞的&苍产蝉辫;毒性高度依赖于其化学形式,无机汞和有机汞毒性不&苍产蝉辫;同。甲基汞&苍产蝉辫;(MeHg) 是环境和生物材料中最常见到的&苍产蝉辫;有机汞化合物,也是毒性最大的,而乙基汞&苍产蝉辫;(EtHg)和苯基汞则在环境中很罕见。MeHg 的毒性比无机汞&苍产蝉辫;化合物的毒性要强&苍产蝉辫;10- 100 倍&苍产蝉辫;[2, 3],接触一定量&苍产蝉辫;的&苍产蝉辫;MeHg 就会导致神经疾病&苍产蝉辫;[4]。因为具有较高的脂&苍产蝉辫;溶性,所以&苍产蝉辫;MeHg 可以透过血脑屏障并且易于扩散入&苍产蝉辫;细胞膜&苍产蝉辫;[5]。由于胎儿的大脑处于快速发育期,因此&苍产蝉辫;极易受到伤害。汞的主要来源是发电和其它工业活动&苍产蝉辫;的废气排放。一旦进入环境,生物活动通常会将汞甲&苍产蝉辫;基化为&苍产蝉辫;MeHg,有时也会生成二甲基汞。鱼类和其他&苍产蝉辫;海产物是人摄入&苍产蝉辫;MeHg 的主要来源,所以孕妇应控制&苍产蝉辫;某些鱼类的摄入量。最近,FAO/WHO 食品添加剂联&苍产蝉辫;合专家委员会&苍产蝉辫;(JECFA) 建议,MeHg 的暂定每周耐&苍产蝉辫;受摄入量&苍产蝉辫;(PTWI) 由每周每千克体重&苍产蝉辫;3.3 µg 降至每周&苍产蝉辫;每千克体重&苍产蝉辫;1.6 µg。见表&苍产蝉辫;1。
“中国城镇污水处理厂污染物排放标准&苍产蝉辫;(GB 18918- 2002)”规定&苍产蝉辫;MeHg 的含量水平为“检测不到”,即低&苍产蝉辫;于建议方法的检测限&苍产蝉辫;(DL) (10 ng/L)[6]。&苍产蝉辫;有几种方法可以测定环境样品中的总汞含量,但是同&苍产蝉辫;时测定无机汞和有机汞却并非易事。这是因为通常&苍产蝉辫;MeHg 的浓度远低于无机汞。常用的汞形态分析方&苍产蝉辫;法是结合汞特异性检测器(荧光、光度或其它的元素&苍产蝉辫;检测器)的气相色谱&苍产蝉辫;(GC) 或&苍产蝉辫;HPLC。天然水中汞的&苍产蝉辫;浓度很低,因此需要处理的样品体积非常大。还需要&苍产蝉辫;进行预浓缩步骤,因为目标物检测限经常低于所用检&苍产蝉辫;测器的灵敏度。
在中国,测定&苍产蝉辫;MeHg 的建议方法&苍产蝉辫;(GB/T14204- 93) 使&苍产蝉辫;用配有电子捕获检测器&苍产蝉辫;(ECD) 的气相色谱。这种方&苍产蝉辫;法的局限性包括&苍产蝉辫;• 方法检测限&苍产蝉辫;(MDL) 为&苍产蝉辫;10 ng/L,但富集过程很复杂&苍产蝉辫;• 不是汞元素特异性的检测方法&苍产蝉辫;• 易受干扰,从而导致假阳性结果或者低回收率&苍产蝉辫;本研究的目的是通过将&苍产蝉辫;HPLC 与&苍产蝉辫;ICP- MS 联用,开发 一种灵敏且特异性的&苍产蝉辫;MeHg 分析方法——见图&苍产蝉辫;1
仪器&苍产蝉辫;Agilent 1100 HPLC 通过&苍产蝉辫;Agilent HPLC-ICP- MS 接&苍产蝉辫;口与&苍产蝉辫;Agilent 7500a 连接。选择&苍产蝉辫;PEEK 20 µL、&苍产蝉辫;100 µL 和&苍产蝉辫;1000 µL 取样环。HPLC 和&苍产蝉辫;ICP- MS 的操&苍产蝉辫;作参数在表&苍产蝉辫;2a 和&苍产蝉辫;2b 中列出。
稳定性与灵敏度&苍产蝉辫;为了监测仪器的稳定性,向甲醇洗脱液中加入&苍产蝉辫;1.0 µg/L 铋&苍产蝉辫;(Bi) 作为内标&苍产蝉辫;(ISTD)。通过优化&苍产蝉辫;Bi 信&苍产蝉辫;号而调试&苍产蝉辫;7500a,获得最高的灵敏度。在&苍产蝉辫;10 个小时&苍产蝉辫;的测试中,内标的&苍产蝉辫;RSD 小于&苍产蝉辫;5%。因为漂移降至低,所以无需进行内标校正。实际分析中不使用&苍产蝉辫;Bi 或任何其它内标。&苍产蝉辫;HPLC 色谱柱&苍产蝉辫;为了得到最佳结果,用泵以&苍产蝉辫;0.4 mL/分钟抽入&苍产蝉辫;HPLC 级甲醇至少&苍产蝉辫;2 小时来对
HPLC 色谱柱(ZORBAX Eclipse XDB-C18,2.1 mm 内径&苍产蝉辫;× 50 mm,5 µm)&苍产蝉辫;进行预调,然后抽入洗脱液(流速相同)至少半小时&苍产蝉辫;进行调节。如果没有这个调节过程,系统中的污染物&苍产蝉辫;将影响无机汞,使回收率明显降低或出现峰分裂。
结果与讨论&苍产蝉辫;使用标准溶液进行色谱分离&苍产蝉辫;使用表&苍产蝉辫;2a 和表&苍产蝉辫;2b 中所述的操作条件,将混合了汞&苍产蝉辫;化合物标准品的纯水溶液注入&苍产蝉辫;HPLC。得到的总离子&苍产蝉辫;色谱&苍产蝉辫;(TIC) 表明目标物分离良好。见图&苍产蝉辫;2。
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