固相萃取–HPLC–ICP／MS法测定水中的烷基汞*

杨正标，闻欣，刘晶，陆喜红，杨丽莉

（南京市环境监测中心站，南京 210013）

汞污染是世界范围的重要环境问题，不同形态的汞表现出的生理活性和毒性不同，尤其甲基汞的毒性最强。在水环境中，无机汞通过生物的甲基化、乙基化作用形成相应的有机汞，从而可被动植物吸收并通过生物富集、食物链放大等过程，最终危及人体健康［1–4］。目前汞形态分析已成为全球环境科学研究的热点之一，甲基汞作为环境样品中的一项检测指标越来越引起人们的重视。因此研究各种汞形态的检测方法，对保护人类健康，强化环保部门监控力度具有重要意义［5–7］。

汞的形态分析方法多以联用技术为主，常见的分离手段有气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）和毛细管电泳法（CE），常见的检测手段有气相色谱ECD检测器（GC–ECD）、气相色谱质谱法（GC–MS）、原子吸收光谱法（AAS）、原子荧光光谱法（AFS）、电感耦合等离子体质谱法（ICP–MS）［5–14］。最常用的预富集前处理方法是固相萃取法［6，8–9］和液液萃取法［7，10］，这两种方法均能得到较高的富集倍数，从而获得极低的检出限。而直接进样HPLC–ICP／MS联用得到的检出限较高［5，11–13］，至今未见固相萃取和HPLC–ICP／MS联用相结合的文献。笔者结合固相萃取和HPLC–ICP／MS联用对水中的烷基汞进行了测定，方法检出限低，精确度高。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

高效液相色谱仪：1260型，美国安捷伦公司；ICP–MS：7700x型，美国安捷伦公司；浓盐酸、乙酸铵、氢氧化钠：优级纯；甲醇中甲基汞溶液：60.2 μg／g，国家标准物质研究中心；

甲醇中乙基汞溶液：75.3 μg／g，国家标准物质研究中心；

甲醇：色谱纯，德国默克公司；

L–半胱氨酸：98%，英国阿尔埃莎公司；

固相萃取柱：Cleanert SH–SPE型，500 mg／6 mL ，美国艾杰尔科技；

实验用水为二次去离子水。

1.2 仪器工作条件

(1)高效液相色谱仪。色谱柱：Zorbax Eclipse Plus C18柱（150 mm×4.6 mm，5 μm）；流动相：甲醇–水（体积比8∶92，其中水相中含0.10%乙酸铵和0.12% L-半胱氨酸，氨水调节至pH值为7.5）；流速：1.0 mL／min；进样量：20 μL。

(2)ICP–MS。RF功率：1 550 W；采样深度：10.0 mm；玻璃同心雾化器；石英雾化室和矩管；雾化室温度：2℃；镍采样锥和截取锥；同位素202Hg；积分时间：0.5 s。

1.3 样品采集和前处理

地表水、工业废水和生活污水采集后，用0.45 μm微孔纤维滤膜对水样进行过滤。取1 L水样过固相萃取柱，然后用2 mL盐酸溶液(1+1)洗脱烷基汞，洗脱液用氢氧化钠溶液调节pH到弱酸性至中性，用流动相定容至5 mL，然后进样分析。

2 结果与讨论

2.1 液相色谱条件优化

选择Zorbax Eclipse Plus C18反相色谱柱，能使无机汞、甲基汞和乙基汞完全分离。在流动相中加入乙酸铵可以有效改善峰形；加入L-半胱氨酸与样品中各种形态的汞形成非极性化合物后在色谱柱上分离，同时可以较好地消除汞的记忆效应；随着流动相中甲醇含量增加，组分出峰时间缩短，但甲醇含量过高会导致组分无法基线分离，并增加ICP–MS锥口积碳从而影响灵敏度。流动相流速增加可以缩短分析时间，但流速过高会导致色谱柱压力增大，雾化不完全，灵敏度降低。最终选择流动相为甲醇–水（体积比8∶92），其中水相中含0.10%乙酸铵和0.12% L-半胱氨酸，氨水调节至pH=7.5，流速1.0 mL／min。

2.2 ICP–MS条件优化

由于流动相是含甲醇的复杂体系，RF功率使用1 550 W，确保基体完全分解。雾化室温度为2℃，既能减少有机物进入锥口产生积碳，又能防止雾化室结冰。ICP／MS用专用调谐液1 μg／L Ce，Co，Li，Mg，Tl，Y进行调谐，使205Tl信号达到最大，以提高202Hg的灵敏度。

2.3 固相萃取条件优化

选择500 mg／6 mL的固相萃取柱，对地表水、工业废水和生活污水进行富集，然后用盐酸溶液进行洗脱。分别用1，2，4，6 mol／L盐酸溶液洗脱各种形态的汞，试验表明，盐酸溶液浓度大于6 mol／L时，洗脱效率在95%以上。因为洗脱溶液呈强酸性，必须用碱性溶液调节pH到弱酸性或中性才能用高效液相色谱进行分离，然后用流动相定容到刻度，流动相中的半胱氨酸能与汞结合，减少损失和记忆效应。

2.4 标准工作曲线和检出限

配制含甲基汞和乙基汞分别为0.0，0.5，2.0，5.0，10.0，20.0 μg／L的混合标准溶液，在1.2仪器工作条件下进行测定，以峰面积(Y)和质量浓度(X)绘制标准曲线，回归方程和相关系数见表1。平行配制7份含甲基汞和乙基汞均为2.0 ng／L的空白加标溶液进行测定，根据标准偏差计算得到方法的检出限，结果见表1。10.0 μg／L甲基汞和乙基汞混合标准溶液的色谱图见图1。

表1 甲基汞和乙基汞的标准曲线和方法检出限

图1 10.0 μg／L甲基汞和乙基汞混合标准溶液的色谱图

2.5 方法精密度和回收率

在地表水、工业废水和生活污水3个水样中均未检出甲基汞和乙基汞，在3个水样中分别加标10.0 ng／L和50.0 ng／L混合标准溶液进行6次平行测定，计算精密度和回收率，结果见表2。由表2可知，两个加标水平下测定结果的相对标准偏差为3.3%～9.6%，加标回收率在81.0%～103.0%之间。

表2 精密度和加标回收试验结果(n=6)

3 结语

利用巯基固相萃取柱富集水中的烷基汞，洗脱后用高效液相色谱和电感耦合等离子体质谱联用技术进行测定。与传统的液液萃取法相比，该方法操作简单、快速，有机溶剂用量少，方法更环保。该方法检出限低、精密度高、回收率稳定，甲基汞的检出限能够达到地表水环境质量标准的限值要求，能满足地表水和废水中烷基汞的监测需要。

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