同位素稀释-GC-MS 法测定金枪鱼中的甲基汞

摘要采用 GC-MS气质联用仪 电子轰击离子化开发了测定鱼样品中甲基汞的形态分析方法。该方法是基于添加 201Hg 的甲基汞的同位素稀释法。应用添加的甲基汞测定金枪鱼中的甲基汞，获得了很好的结果。

前言在各种汞的形态中，甲基汞是毒性强的，原因是它在环境中的累积和持久特性。研究环境中的汞形态分析需要灵敏、专属和精确的分析方法。分析的第一步，即从样品基质分离甲基汞可能很麻烦。由于一些基质中分析物的回收是不固定的，故必须测定分离过程的回收率。这一般是采用标准加入技术，或最近采用的同位素稀释质谱（IDMS）技术完成的。同位素稀释（ID）方法与更常见的校准策略相比，准确度和精密度均很优异。ICP-MS 进行痕量元素形态分析已经广泛采用 ID，而且，最近在测试实验室用于常规技术 GC-MS。

实验部分试剂氯化甲基汞（96%）购自 Aldrich （Steinheim, Germany）。储备液是将该盐溶于由乙酸（Merck, Darmstadt, Germany）和甲醇（Merck）以 3:1 组成的混合液中制得。所有标准溶液均在–18 °C 下避光保存，稀释的工作溶液每天分析前称重配置。乙酸和甲醇用于从土壤基质中萃取有机锡化合物。2% (w/v)的四乙基硼酸钠（Galab, Geesthacht, Germany）溶液用0.1 M 氢氧化钠（Merck）当日配置。将适当体积的 0.2 M 乙酸(Merck)和 0.2 M 乙酸钠(Merck)溶液混合得到 pH 5.3 的缓冲溶液。标准加入溶液（富含 201Hg 的甲基汞）购自 ISC-Science 公司(Oviedo, Spain)，用甲醇和乙酸的混合物（3:1）逐级稀释，并在–18 °C 下避光保存。表 1 是标准加入溶液中丁基锡形态的同位素组成和浓度。

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仪器GC/MS：采用安捷伦(Agilent Technologies, Santa Clara, CA)6890N 气相色谱仪进行色谱分析，配以分流/不分流进样口和HP-5MS 毛细管色谱住（交联的 5%苯基甲基聚硅氧烷，30 m ×0.25 mm id × 0.25 µm）。该气相色谱仪配置了安捷伦(AgilentTechnologies) 5973 network MSD 质谱检测器（四极杆）。氦气作为载气，1.2 mL min-1 恒定流速。色谱柱初始温度 60 °C，保持 1 min。以 30 °C min-1 的速率升温至最终温度 300 °C。采用分流/不分流进样口的不分流模式进样。传送管和离子源温度分别为 280 和 230 °C。电子轰击离子化的电子能量为 70 eV。甲基汞的同位素比测量基于分子离子，每个质量采用 10-ms 的滞留时间。手动萃取采用固相微萃取（SPME）装置，支架组件和几支可更换 的 二 乙 烯 基 苯 / carboxen/聚 二 甲基硅氧烷 (DVB/CAR/PDMS, 50 µm/30 µm)纤维购自 Supelco (Madrid, Spain)。金枪鱼样品中甲基汞的萃取和衍生化对于萃取，约 0.4 g 样品加入富含 201Hg 的甲基汞并与 15 mL 饱和氯化钠溶液和 100 µL 浓盐酸混合。该混合物在室温下机械震荡5 小时。

3 mL 萃取物置于 SPME 玻璃样品瓶用 3 mL 乙酸/乙酸钠缓冲 表 2. 甲基汞的监测质量和贡献因子液调节为 pH 5.3；加入 1 mL 四乙基硼酸钠，立即用 PTFE 涂层的硅橡胶隔垫密封样品瓶。在室温下，SPME 针头穿过隔垫，让纤维在溶液上方顶空位置暴露 15 min。用有 PTFE 涂层的搅拌磁子在恒定速度下强烈搅拌。最后，将纤维抽回到针头中，转移到 GC 进样口于 260 °C 进行热脱附 1 min。在顶空固相微萃取（HS-SPME）过程中，通过将样品瓶浸入水浴中来控制温度。

结果与讨论GC-MS 测定同位素比虽然采用 ICP-MS 很容易测得元素的同位素比，但在 GC/MS 中，分子离子的同位素组成不同于天然的元素，原因是结合到金属上的有机基团由于存在 13C 而有不同的贡献。13C 对观察到的 m+1离子的贡献可以通过公式 1 以简单直观的方法计算：Im+1 = Im•nx13C (1)式中 x13C 是 13C 相对于 12C 的丰度，n 是分子离子中的 C 原子数，I 是 m 和 m+1 的离子强度。测得的信号强度通过监测 5 个分子簇来进行校正，这 5 个分子簇相应于 198Hg、199Hg、200Hg、201Hg和 202Hg 同位素，以考虑 13C 对 m+1 的贡献。所用的强度(I)校正公式是:198Hg = 198I (2)199Hg = 199I – x(198Hg) (3)200Hg = 200I – x(199Hg) (4)201Hg = 201I – x(200Hg) (5)202Hg = 202I – x(201Hg) (6)式中 x 是贡献因子 m+1。表 2 给出了 GC-MS 测定甲基汞所选的分子簇和贡献因子 x。

结论发展了测定鱼样品中甲基汞的精确又准确的方法。一次进样可以快速计算样品中的甲基汞浓度。无需耗时的校准、标准加入或回收率校正过程。该方法校正了甲基汞形态分析中所有可能的误差，提供了低的检测限，而且未经培训的人就可以快速简单地使用。