天然水体中痕量甲基汞采样分析对试剂瓶的选择

石骁冰, 王建力, 康世昌, 曲冬梅, 张强弓*

(1.西南大学地理科学学院，重庆 400715；2.中国科学院青藏高原环境变化与地表过程重点实验室，北京 100101；3.冰冻圈科学国家重点实验室，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，甘肃兰州 730000)

Hg是环境中毒性最强的重金属元素之一[1]，其毒性主要取决于形态[2]。其中，甲基汞(Methylmercury)是毒性最强的汞化合物之一，它的毒性是无机汞的几百倍[3]，并可通过生物累积效应和放大效应对食物链顶端生物尤其是人类构成威胁，因而备受关注[4]。

自然环境中天然水体与人类健康密切相关。天然水体中甲基汞的含量一般为0.02～0.1 ng/L[5]。痕量分析结果的准确性比常量分析更容易受到各种因素的影响[6,7],如试剂瓶材质、pH、温度以及样品自身甲基汞的含量等[8]。因此，选用合适材质的试剂瓶采集和储存样品以保证不受试剂瓶空白的影响十分重要。当目标分析物为Hg时，美国环境保护局(USEPA)推荐使用材质为含氟聚合物或玻璃的试剂瓶[9]。为了剔除试剂瓶的沥出或吸附等作用对空白的影响，一般需在使用前对其进行酸溶液浸泡、水浴、超纯水反复清洗和烘干等复杂程序[10]。Gwendy等[11]指出从综合时间和经济成本考虑，价格低廉的高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)试剂瓶可经超纯水简单清洗后，直接用于水体溶解态Hg的采样和保存。近年来，多项研究表明，一些实验室级试剂瓶可不经清洗直接用于总Hg水体样品的采集和保存，并在很多水体Hg含量背景区域成功应用[12,13]，大大提升了采样分析效率。目前甲基汞水体采样分析中普遍使用的是硼硅玻璃和聚四氟乙烯(PTFE)试剂瓶[3,14]。硼硅玻璃试剂瓶在运输和保存中易破碎，聚四氟乙烯(PTFE)试剂瓶适合样品的长期保存且结实耐用，但价格昂贵。本文拟通过对比测试探讨不同材质试剂瓶空白对天然水体痕量甲基汞采样和存储的适用性。

1 实验部分

1.1 实验试剂及仪器

甲基汞标准溶液(中国，阿拉丁)；HCl(优级纯，中国北化)；冰HAc(色谱纯，韩国DUKSAN)；NaAc(99%，中国J & K)；四乙基硼酸钠(98%，中国J & K)；氩气(99.999%，中国氦普北分)；KOH(美国J.T.Baker)。以冰HAc和NaAc配制缓冲溶液，以饱和KOH溶液溶解四乙基硼酸钠。

Tekran 2700全自动甲基汞分析仪(美国，Tekran)。

1.2 试剂瓶选择

水体野外采样与贮存环境复杂多变，且可能需长距离运输存储，因此须考虑样品瓶材质是否结实耐磕碰、是否密闭不易受外部环境污染以及是否便于携带和运输等。试剂瓶的经济适用性也是实际研究中需要考虑的问题。综上，我们选择了表1所列的几种材质的试剂瓶进行测试分析。

表1 本研究选用的试剂瓶材质与品牌

1.3 实验设计

将各种材质试剂瓶分为已清洗与未清洗两组，每组三个。未清洗组不经冲洗，已清洗组的所有试剂瓶均用超纯水(18.2 MΩ·cm)冲洗三遍，在两组瓶中分别装满超纯水浸泡。由于样品在运输储存中条件复杂多变，可能倒置或平置等，因此设计对照实验检测瓶盖对样品保存的影响。选择BD、Corning和蜀牛三种试剂瓶进行平置与倒置三种方式存储测试。所有实验试剂瓶均避光置于4 ℃冰箱冷藏保存以避免光照等可能引起的甲基汞含量变化。

1.4 实验方法

用含有0.3%(V/V)冰HAc和0.2%HCl的溶液将1 mg/L的甲基汞标液逐级稀释至10 μg/L，500 ng/L，最终至10 ng/L。用移液器分别吸取10 ng/L和500 ng/L的标准溶液60、150、300和30、60 μL至40 mL硼硅酸玻璃试剂瓶，配制0.02、0.05、0.1、0.5和1.0 ng/L的5个浓度做标准曲线。所得峰面积与甲基汞含量的回归方程为：y=4293x-7.398(空白为0.001 ng/L，R2=0.999)。通过连续测定10次空白求得标准偏差，以3倍的标准差除以斜率计算出检出限为0.002 ng/L，10倍标准差除以斜率作为定量限。

将超纯水以及所有按照设定时间浸泡好的试剂瓶中的水体分别倒入上机测试瓶中，加入225 μL缓冲溶液和30 μL乙基化试剂，配成上机空白和样品[15]。所有空白、标样和样品首尾倒置摇动至少6次，放置半小时后上机测试。

2 结果与讨论

2.1 浸泡5 h和5 d后上机测试结果

5 h浸泡测试结果表明(图1)，不论清洗与否，除玻璃瓶外，各种材质试剂瓶测试结果均在检测限附近且未超过定量限。表明各类试剂瓶的空白均很低，不同材质试剂瓶的测试差异可能反映了仪器本身的系统误差。玻璃瓶空白不仅超过了检测限，甚至超过了定量限。就每种材质不同组别对比而言，总体上清洗组比未清洗组的甲基汞含量低，但是并不显著(均值检验，P>0.2)，可以忽略二者间差别。

经5 d浸泡后(图1)，除LDPE两组均超过定量限外，其他各组的试剂瓶虽然较5 h浸泡组(图2)有所增加，但均在检测限附近。综合比较浸泡5 h和5 d的数据，Corning的PP试剂瓶在延长浸泡时间后，其甲基汞空白依旧很稳定；LDPE组空白则明显增加，清洗组与未清洗组结果差别显著(P=0.01)，且超过定量限。LDPE材质由于气体渗透率高，长时间浸泡放置后，可能会受到外界环境中气体渗透进而对空白造成影响。

图1 浸泡5 h和5 d后不同材质试剂瓶空白峰面积及浓度对比

2.2 倒置与平置浸泡5 h和5 d的结果及比较

经倒置和平置浸泡5 h后表明，各种材质试剂瓶空白均很低，在检测限附近(图2)。其中玻璃材质试剂瓶空白较差，接近0.01 ng/L，超过了定量限。经过5 d浸泡(图2)，所有材质试剂瓶的空白结果均低于定量限。其中BD变化较平稳，Corning有上升趋势，但仍在检测限附近。玻璃瓶则出现些微下降。观察表明储存在玻璃瓶里的水有明显减少，可能因其瓶盖螺纹密封不严。因此，蜀牛玻璃瓶不适用于样品储存。而其他材质的试剂瓶瓶盖对于样品并无可识别影响。

图2 平置与倒置三种材质试剂瓶浸泡5 h和5 d后的峰面积及浓度对比

3 结论

实验结果表明PC、PFA以及PP材质试剂瓶空白在清洗和未清洗条件下均在检测限附近，增加浸泡时间后未检出空白显著变化，其中Corning PP试剂管空白在不同条件测试中较BD稳定性好。通过对试剂瓶不同放置方式的空白条件测试，表明多数受测试剂瓶瓶盖等对于空白的影响基本可以忽略。综合分析认为，Corning PP材质离心管在各种空白条件测试中表现较好，其质轻便携，密闭性好适于长距离运输和长时间保存，且价格较低廉可用于一次性采样分析，且可不清洗直接使用。