吹扫捕集/气相色谱-冷原子荧光光谱法测定水中烷基汞

张 伟，马 进

（甘肃省环境监测中心站，甘肃 兰州 730020）

烷基汞是环境中毒性最强的重金属元素之一，最近几十年来，经过许多研究之后，人们更好地了解到汞的毒性和生物化学特性。烷基汞主要由甲基汞和乙基汞组成，多富集于贝类、鱼类等水生生物中，可通过食物链传播。烷基汞具有极强的生理毒性和遗传毒性，可在人体内积累，从而严重危害身体健康[1，2]。环境问题越来越受到重视，所以测定和研究烷基汞，了解汞污染程度，对于防治和监测汞的环境污染有重要意义。

本试验采用美国Brooks Rand 全自动烷基汞分析系统，可快速准确的获得汞含量和汞形态分布的结果，相较于其他分析方法如：GB/T14204-93 气相色谱法[3]、液相色谱-原子荧光法(LC-AFS)[4，5]、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法 (HPLCICP-MS)[6，7]等，该方法具有检出限低，操作简单，进样量小，分析速度快，数据稳定，提高了检测工作效率。

1 实验

1.1 仪器和试剂

全自动烷基汞测定仪（MERX）（配双柱和CVAFS 冷原子荧光检测器），填充柱（OV-3，柱长340mm，内径159mm）分离热脱附；裂解柱（700℃～960℃）裂解成单价汞蒸气；检测器：CVAFS；甲基汞、乙基汞标准储备液（BROOKS RAND 公司USA），1.00 mg/L（甲醇中）；四丙基硼化钠[NaB(C3H7)4]纯度≥98%（BROOKS RAND 公司）10 g/L；氩气（纯度≥99.999%）。

1.2 色谱条件

吹扫气：氩气；吹扫气流：50 mL/min；吹扫时间：10min；

热脱附温度：130℃；载气流速：35 mL/nin；热脱附时间：10s；

填充柱温度：40 ℃；裂解温度：750℃；PMT 负高压：735V；

1.3 实验原理

蒸馏后的样品加入四丙基硼化钠衍生后生成挥发性的甲基丙基汞和乙基丙基汞，经氩气吹扫后，通过Tenax 管捕集阱富集，热脱附的作用下形态汞进入气相色谱柱进行分离，通过热裂解柱将不同形态汞全部还原为0 价汞后，进入荧光检测器检测，根据保留时间定性，外标法定量。

1.4 实验步骤

1.4.1 混合标准使用液

分别移取不同体积的甲基汞、乙基汞标准储备液（1.00 mg/L），制成不同浓度的混合标准使用液Ⅰ（0.10 ug/L）、Ⅱ（1.00 ug/L）。

1.4.2 标准曲线的绘制

在6 个45 mL 的进样瓶中预先加入水和500μL 醋酸-醋酸钠缓冲溶液，再分别加入适量的混合标准使用液Ⅰ和混合标准使用Ⅱ，使其质量浓度分别为0pg、5.00pg、10.0pg、20.0 Pg、50.0pg、100 pg（此为参考含量），分别在每个进样瓶中加入50μL四丙基硼化钠溶液，密封，反应20min，以甲基汞、乙基汞含量为横坐标，峰高为纵坐标，绘制标准曲线。

1.4.3 样品的测定

量取45mL 样品于60mL 蒸馏瓶中，预先将加热装置温度设定在125℃～130℃,在接收瓶中加入4.5mL 水和500μL 醋酸-醋酸钠缓冲溶液，摇匀。当蒸馏出约80%的样品量 (接收瓶中溶液体积约41mL)时，停止蒸馏，再加入50μL 四丙基硼化钠溶液，密封，反应20min，进行测定。

2 结果与讨论

2.1 线性范围

以含量X 轴为横坐标，以峰高Y 为纵坐标，分别绘制甲基汞和乙基汞标准曲线，如图1 所示。5pg 混合标准溶液均有良好的分离效果，具体如图2 所示.

图1 甲基汞(左)和乙基汞(右)标准曲线

图2 5pg 混合标准溶液的色谱图

2.2 方法线性关系及检出限

在本实验条件下，甲基汞、乙基汞标准曲线在含量0～1000pg 的范围内，分别绘制标准曲线，结果表明，甲基汞、乙基汞有良好的线性关系,其线性回归方程和线性相关系数分别为Y=549.5x+1244,r=0.9999；Y=233.2x+338.3,r=0.999。

当取样量为45 mL，本试验方法检出限对空白溶液的7 次平行测定，计算7 个平行样品结果的标准偏差，标准偏差×3.143 位方法检出限（MDL=t(n-1,0.99)×标准偏差），由此计算出甲基汞和乙基汞方法检出限均为0.02 ng/L。

2.3 方法精密度和准确度实验

在空白样品中分别加入（5pg、100pg）甲基汞、乙基汞标液进行实验，分别做7 组平行样品，计算其平均值、相对标准偏差和加标回收率。见表1。

表1 精确度和准确度实验

由表1 可知，甲基汞加标回收率都处在96%～103% 之间，乙基汞加标回收率在83%～91%，且相对标准偏差2.9%～6.3%，这说明运用本方法得到数据的精密度和准确度是可靠的。

2.4 实际样品测定和加标回收率

本试验对四种水样进行了测定分析，均未检出甲基汞和乙基汞，并分别进行了加标回收试验，加入量均为10 pg 的烷基汞混合标准溶液，其回收率见表2。

表2 不同水样的测定及加标回收率

2.5 实验条件优化

2.5.1 衍生化试剂的选取以及加入量

烷基汞常用的衍生化试剂是四乙基硼化钠（Na-BEt4）和四丙基硼化钠，由于四乙基硼化钠衍生化反应生成的量无法区分二价汞，因为二者发生反应会生成二乙基汞。而四丙基硼化钠与烷基汞衍生化生成甲基丙基汞和乙基丙基汞。丙基化的产物易挥发，在常温下可以有效的吹扫捕集，综合各种因素故选择四丙基硼化钠作为衍生化试剂。四丙基硼化钠的加入量多少对烷基汞发生衍生化有着很大的影响，加入量过少反应不完全，加入量过多会导致烷基汞量的损失。因此做了大量实验，取同一样品，加入同一浓度（1μg/L）不同体积（10μL、20μL、40μL、50μL、80μL、100μL）的标准溶液做加标回收率测定，结果发现，同一浓度，四丙基硼化钠加入量为50μL 时，甲基汞和乙基汞的加标回收率接近100%，衍生化效果最好，所以选择四丙基硼化钠加入量为50μL。图3 为四丙基硼化钠加入量对加标回收率的影响。

图3 四丙基硼化钠加入量对加标回收率的影响

2.5.2 载气流量的确定

全自动烷基汞测定仪常用的两种气体是Ar 和N2，本实验用氩气来说明。氩气的大小直接影响Hg0、MeHg、EtHg、Hg2+在色谱柱上的分离效果，不同的色谱柱分离效果不同，以填充柱为例，对载气流量进行优化，分别以30mL/min、35mL/min、40mL/min、45mL/min 进行试验，不同载气流速的情况下烷基汞出峰效果不同，确定载气最佳流量是35mL/min，具体如图4 所示。

图4 不同载气流量下色谱峰的分离效果

3 结论

通过MERX 全自动烷基汞分析仪测定废水中烷基汞的实验表明，方法在5～1000pg 范围内甲基汞和乙基汞呈现良好的线性关系，精密度和准确度是可靠的，水样中的甲基汞和乙基汞方法检出限均为0.02 ng/L。方法检出限低且灵敏度高，废水中甲基汞和乙基汞的回收率都在 80%～110%，RSD≤6.3%，方法稳定性高，因此，全自动烷基汞分析仪适用于水样中甲基汞和乙基汞的常规检测。