碱消解-高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定生物样品中的甲基汞和乙基汞_杨红霞(1).pdf

2008 年 12 月 December 2008 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 27，No． 6 405 ～408 收稿日期 2008- 04- 07; 修订日期 2008- 09- 04 基金项目 国土资源地质大调查项目资助 1212010660901 作者简介 杨红霞 1979- ， 女， 山东平阴人， 助理研究员， 主要从事形态分析研究。E- mail yanghongxia1 sina． com。 通讯作者 李冰 1953- ， 女， 陕西米脂人， 研究员， 主要从事形态分析研究。E- mail libing_12 sohu． com。 文章编号 0254- 5357 2008 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 檪檪 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 檪檪 殏 殏 殏 殏 06- 0405- 04国土资源地质大调查分析测试技术专栏 碱消解 － 高效液相色谱 － 电感耦合等离子体质谱法 测定生物样品中的甲基汞和乙基汞 杨红霞，刘崴，李冰* 国家地质实验测试中心，北京100037 摘要 建立了碱消解 － 高效液相色谱 － 电感耦合等离子体质谱联用系统测定生物样品中甲 基汞 MeHg 与乙基汞 EtHg 的分析方法。为提高灵敏度， 选用微流量的 PFA 雾化器， 在优化的 检测条件下， MeHg 及 EtHg 检出限可达到 0． 036 μg/L 和 0． 03 μg/L; 线性范围达到 4 个数量级， 两条工作曲线线性相关系数为 1。对 1． 78 μg/L MeHg、 1． 65 μg/L EtHg 的混合标准溶液重复测 定 7 次， 色谱峰面积的相对标准偏差 RSD 分别为 1． 79 和 1． 44。对标准物质 BCR 464 金 枪鱼 的分析结果表明， 测定值与标准值基本吻合， 但略低于标准值; 甲基汞和乙基汞的加标回 收率分别为 85． 9和 84． 5。高效液相色谱与质谱联用技术的高灵敏度和低检出限能够满足 生物样品中汞形态定量分析的要求。 关键词 碱消解; 高效液相色谱 － 电感耦合等离子体质谱法; 甲基汞; 乙基汞; 生物样品 中图分类号 O652． 6; O657． 63; O614． 243文献标识码 A Determination of Methylmercury and Ethylmercury in Biological Samples by Alkaline Digestion- High Perance Liquid Chromatography- Inductively Coupled Plamas Mass Spectrometry YANG Hong- xia，LIU Wei，LI Bing* National Research Center for Geoanalysis，Beijing100037，China Abstract A for the determination of methylmercury and ethylmercury in biological samples by HPLC- ICP-MS with alkaline digestion was established． Micro- flow nebulizer was used to improve intensity． In optimized conditions，the detection limits for methylmercury and ethylmercury were 0． 036 μg/L and 0． 03 μg/L respectively． The linear range was up to 4 order of magnitude from 0． 03x μg/L to 3x μg/L and the relative standard deviation was 1． 79 and 1． 44． The was validated by analyzing the BCR 464 tunny and spiked experiment． The recovery was 85． 9 for methylmercury and 84． 5 for ethylmercury． Key wordsalkaline digestion; high perance liquid chromatography- inductively coupled plasma mass spectrometry HPLC- ICPMS ; methylmercury; ethylmercury; biological sample 504 ChaoXing 汞是对人类和高等生物最具危害的元素之一， 汞化合物的毒性依赖于其化学形态及其浓度。不同 的烷基汞的毒性比芳基汞和无机汞都大， 烷基汞溶 于油脂， 与含有硫醇基因的生物螯合物有很强的结 合力， 因而生物中甲基汞和乙基汞的测定很受重视。 生物样品基体复杂， 容易干扰样品的萃取过程。 生物体内的汞形态分析常用酸提取 ［ 1 ］、 碱消化和溶 剂萃取提取 ［ 2 －3 ］。为避免汞的挥发和形态转变， 必 须适当控制温度和 pH。经典的汞形态分析通常利 用气相色谱电子捕获检测器 GC － ECD 或气相色 谱原子发射检测器 GC － AED 。目前， 汞的形态分 析大多采用色谱与其他检测技术联用， 如高效液相 色谱 －原子荧光光谱 HPLC － AFS 或气相色谱 － 冷蒸气原子荧光光谱 GC － CVAFS 联用技术 ［ 4 －8 ］。 等离子体质谱 ICPMS 作为检测器， 其优越的灵敏 度可以用于测定低含量的汞形态， 比传统气相色谱 法检测的要低， 气相色谱 － 等离子体质谱 GC － ICPMS 联用也已成功用于汞的形态分析 ［ 9 －10 ］， 具有 灵敏度高、 检出限低的优点。高效液相色谱 － 等离 子体质谱法 HPLC － ICPMS 利用 PEAK 或者 PFA 毛细管将液相色谱柱的流出液直接引入到 ICPMS 的雾化器中即可。该方法连接方便， 前处理过程简 单， 避免了 GC － ICPMS 测定时的衍生化问题， 在汞 的形态分析中已有文献报道 ［ 11 －16］。 本文建立了碱消解 － HPLC － ICPMS 测定生物 样品中甲基汞与乙基汞的方法， 用流动相配制标准 溶液， 并且现用现配， 保证了汞形态的稳定性。微流 量的 PFA 雾化器提高了灵敏度， 满足了生物样品中 低含量汞形态分析需求。 1实验部分 1． 1仪器及主要试剂 7500a 型电感耦合等离子体质谱仪 美国 Agilent 公司 。工作参数为 射频功率 1360 W， PFA 自提吸雾化器， 载气流量 0． 80 mL/min， 辅助气流量 0．19 mL/min。采样模式时间积分， 分析时间650 s。 Agilent 1100 型高效液相色谱仪 美国 Agilent 公司 。色谱条件为 ZORBAX XDB － C18 色谱柱 2． 1 mm 50 mm 5 μm ， 流速0． 4 mL/min， 进样 量100 μL。7725i 型手动进样器 Rheodyne， Cotati， CA， USA 。 流动相 φ 5 体积分数， 下同 的甲醇， 0． 06 mol/L 醋酸铵溶液。0． 1 的 2 － 巯基乙醇溶 液 pH 6． 8 经 0． 2 μm 膜 过 滤，超 声 脱 气 30 min。 甲基汞 MeHg 储备液［ 71． 3 2． 7 mg/L， 以 Hg 计］ 。 乙基汞 EtHg 储备液［ 65． 8 2． 4 mg/L， 以 Hg 计， 甲醇介质， 冷冻保存］ 。 工作溶液用流动相稀释配制 现用现配 。 KOH － 甲醇溶液 250 g/L 25 g KOH 固体溶 于甲醇中， 定容至 100 mL。 Na2S2O3溶液 0． 01 mol/L ; 二氯甲烷、 甲醇 均为色谱级。 超纯水 去离子水再经 Milli － Q 装置纯化 电 阻率 ＞18 MΩcm 。所有标准溶液和样品全部 用 Milli － Q 纯化水制备。 1． 2样品消解 将样品从冰箱中取出， 放置至室温后， 称取 0． 2 g生物样品于 50 mL 塑料离心管中， 然后加入 3 mL 250 g/L KOH － 甲醇溶液， 在振荡器上以 170 r/min振荡过夜， 取出， 逐滴加入 1． 5 mL 浓 HCl 以 中和过量的碱， 再加入 6 mL 二氯甲烷， 振荡 1 h。 3000 r/min离心分离 20 min 后， 定量取出 4 mL 二 氯甲烷相于 10 mL 塑料离心管中。加入 1 mL Na2 S2O3溶液， 振荡 1 h， 4000 r/min 离心分离 30 min。 取0． 5 mL上层清液于 10 mL 玻璃刻度管中， 用流 动相定容至 5． 0 mL， 0． 45 μm 膜过滤后当天测定。 2结果与讨论 2． 1甲基汞和乙基汞的分离与检测 MeHg 1． 78 μg/L 、 EtHg 1． 645 μg/L 的混 合标准溶液 HPLC － ICPMS 色谱图如图 1 所示。 可以看出， MeHg 和 EtHg 在 10 min 内达到完全分 离， 且积分面积比接近 1 ∶ 1。MeHg 和 EtHg 的保 留时间分别为 2． 64 min 和 7． 79 min。 2． 2方法检出限 在仪器最佳化条件下， 选用 PFA 自提吸雾化 器 100 μL/min 以提高灵敏度; 同时， 为避免自动 进样器进样钢针及阀对汞的吸附， 选用手动进样 器， 定量环为 PEEK 管， 体积 100 μL。在此条件 下， HPLC － ICPMS 能检出的最低浓度为 MeHg 0． 036 μg/L 和 EtHg 0． 03 μg/L， 保留时间分别为 2． 61 min 和 7． 67 min， 积分面积为 2931 和 3030， 峰面积比接近 1 色谱图见图 2 。此时两个峰的 峰面积仍然与高浓度标准溶液的峰面积成正比， 符 604 第 6 期 岩矿测试 http ∥ykcs． i3t． com． cn/ 2008 年 ChaoXing 合 CIC 与结构无关校准 规则。更低浓度时， 虽然 有色谱峰检出， 但面积比非1 ∶ 1。故确定 MeHg 检 出限为 0． 036 μg/L， EtHg 检出限为 0． 03 μg/L。 图 1甲基汞 1． 78 μg/L 和乙基汞 1．645 μg/L 混合标准溶液的色谱图 Fig． 1HPLC chromatogram of mixed standard solution with MeHg 1． 78 μg/L and EtHg 1． 645 μg/L 图 2甲基汞 0． 036 μg/L 和乙基汞 0． 03 μg/L 混合标准溶液的色谱图 Fig． 2HPLC chromatogram of mixed standard solution with MeHg 0． 036 μg/L and EtHg 0． 03 μg/L 2． 3线性范围和重复性 用流动相配制浓度为 0． 03565 μg/L、 0． 3565 μg/L、 3． 565 μg/L 和 35． 65 μg/L 的 MeHg 标准溶 液及0． 0329 μg/L、 0． 329 μg/L、 3． 29 μg/L 和32． 9 μg/L 的 EtHg 标准溶液， 并进行测定。在实验浓度 范围内， MeHg 及 EtHg 系列标准溶液的色谱峰积 分面积可分别保持线性， 且 MeHg 和 EtHg 峰面积 之比接近1 ∶ 1。对不同浓度的 MeHg 及 EtHg 所对 应的峰积分面积作图。由图 3 可知， 两条工作曲线 线性相关系数 r2≈1， 线性范围达到 4 个数量级。 对 1． 78 μg/L MeHg 和 1． 65 μg/L EtHg 的混合标 准溶液重复测定 7 次， 色谱峰面积的相对标准偏差 RSD 分别为 1． 79和 1． 44。 图 3MeHg 和 EtHg 的混合标准溶液校准曲线 Fig． 3Calibration curves of mixed standard solution with MeHg and EtHg 2． 4标准参考物质分析和加标回收试验 分析了欧盟金枪鱼标准物质 BCR 464 和国家 标准物质研究中心自行研制的金枪鱼标样以验证 方法的准确性。结果列于表 1， 平行样测定结果基 本吻合， 但略低于标准值。 表 1标准参考物质平行样测定 Table 1Results of MeHg and EtHg in reference materials wB/ μgg －1 标准物质 甲基汞 标准值测定值 乙基汞 标准值测定值 欧盟金枪鱼标样 BCR 464 5．12 0．17 4．62 4．71 无 未检出 未检出 标物中心 金枪鱼标样 0．837 0．015 0．691 0．670 无 未检出 未检出 对标样 BCR 464 进行加标回收试验， 表 2 结 果表明， 甲基汞和乙基汞的回收率分别为85． 9 和 84． 5， 说明运用碱消解 HPLC － ICPMS 系统测定 生物样品中的甲基汞和乙基汞， 结果可靠。 表 2 BCR 464 标样加标回收试验 Table 2Standard spiked test of BCR 464 reference material 汞形态 wB/ ngg －1 未加标测定值加标量加标后测定值 回收率 R/ 甲基汞19．5735．6550．285．9 乙基汞未检出32．927．884．5 704 第 6 期杨红霞等 碱消解 － 高效液相色谱 － 电感耦合等离子体质谱法测定生物样品中的甲基汞和乙基汞第 27 卷 ChaoXing 3结语 建立了碱消解 － 高效液相色谱 － 质谱技术测 定生物样品中甲基汞和乙基汞的方法。通过使用 PFA 自提吸雾化器提高灵敏度， 手动进样器及 PEEK 定量环避免汞的吸附和污染。流动相配制 标准溶液且现用现配， 保证了甲基汞和乙基汞形态 的稳定性。高效液相色谱与等离子体质谱联用技 术的高灵敏度和低检出限能够满足生物样品中汞 形态定量分析的要求。 4参考文献 ［ 1］Liang Li- na，Jiang Gui- bin，Liu Jing- fu，Hu Jing- tian． Speciation analysis of mercury in seafood by using high- perance liquid chromatography on- line coupled with cold- vapor atomic fluorescence spectrometry via a post column microwave digestion［J］ ． Anal Chim Acta， 2003， 477 131 －137． ［ 2］Liang L，Horvat M，Cernichiarc E，Gelein B，Balogh S． Simple solvent extraction technique for elimination of matrixinterferencesinthedeterminationof methylmercury in environmental and biological samples byethylation- gaschromatography- coldvaporatomic fluorescencespectrometry ［J］ ． Talanta，1996，43 1883 －1888． ［ 3］梁立娜， 胡敬田， 江桂斌， 史建波． 悬浮液进样流动注射 在线微波消解 － 冷蒸气原子荧光光谱法测定生物和 环境样品中的汞［ J］ ． 分析化学， 2005， 33 2 229 －232． ［ 4］Tseng Chun- Mao，Hammerschmidt Chad R，Fitzgerald William F． Determination of methylmercury in environ- mental matrixes by on- line flow injection and atomic fluorescence spectrometry［J］ ． Anal Chem，2004，76 7131 －7136． ［ 5］Cai Y，Jaffe R，Alli A，Jones R D． 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