使用 HPLC-ICP-MS测定水和土壤中的甲基汞 应用

本应用摘要描述了用于分离和测定甲基汞和乙基汞的方法，该 方法基于高效液相色谱 (HPLC)/电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 联用系统。汞的化学形态不同毒性不同，因此将汞元素从 烷基化形式分离出即可提供重要信息，了解样品的实际毒性。 HPLC-ICP-MS 方法可用于分析水和土壤样品。该方法对于水 中 MeHg、EtHg 和 Hg2+ 的检测限低于 10 ng/L，而对于土壤 样品中的汞化合物，回收率在 80% 至 120% 之间。

前言 重金属是天然水中最主要的污染物。在各类污染物 中，汞 (Hg) 因其毒性以及在食物链中可富集，尤其 受关注。整个生态系统中，包括空气、水、土壤和生 物体，都含有痕量的汞。这种痕量元素的不同物理和 化学形式具有显著不同的性质 [1]。汞的 毒性高度依赖于其化学形式，无机汞和有机汞毒性不 同。甲基汞 (MeHg) 是环境和生物材料中最常见到的 有机汞化合物，也是毒性最大的，而乙基汞 (EtHg)和苯基汞则在环境中很罕见。MeHg 的毒性比无机汞 化合物的毒性要强 10- 100 倍 [2, 3]，接触一定量 的 MeHg 就会导致神经疾病 [4]。因为具有较高的脂 溶性，所以 MeHg 可以透过血脑屏障并且易于扩散入 细胞膜 [5]。由于胎儿的大脑处于快速发育期，因此 极易受到伤害。汞的主要来源是发电和其它工业活动 的废气排放。一旦进入环境，生物活动通常会将汞甲 基化为 MeHg，有时也会生成二甲基汞。鱼类和其他 海产品是人摄入 MeHg 的主要来源，所以孕妇应控制 某些鱼类的摄入量。最近，FAO/WHO 食品添加剂联 合专家委员会 (JECFA) 建议，MeHg 的暂定每周耐 受摄入量 (PTWI) 由每周每千克体重 3.3 µg 降至每周 每千克体重 1.6 µg。见表 1。

“中国城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB 18918- 2002)”规定 MeHg 的含量水平为“检测不到”，即低 于建议方法的检测限 (DL) (10 ng/L)[6]。 有几种方法可以测定环境样品中的总汞含量，但是同 时测定无机汞和有机汞却并非易事。这是因为通常 MeHg 的浓度远低于无机汞。常用的汞形态分析方 法是结合汞特异性检测器（荧光、光度或其它的元素 检测器）的气相色谱 (GC) 或 HPLC。天然水中汞的 浓度很低，因此需要处理的样品体积非常大。还需要 进行预浓缩步骤，因为目标物检测限经常低于所用检 测器的灵敏度。

在中国，测定 MeHg 的建议方法 (GB/T14204- 93) 使 用配有电子捕获检测器 (ECD) 的气相色谱。这种方 法的局限性包括 • 方法检测限 (MDL) 为 10 ng/L，但富集过程很复杂 • 不是汞元素特异性的检测方法 • 易受干扰，从而导致假阳性结果或者低回收率 本研究的目的是通过将 HPLC 与 ICP- MS 联用，开发 一种灵敏且特异性的 MeHg 分析方法——见图 1

仪器 Agilent 1100 HPLC 通过 Agilent HPLC-ICP- MS 接 口与 Agilent 7500a 连接。选择 PEEK 20 µL、 100 µL 和 1000 µL 取样环。HPLC 和 ICP- MS 的操 作参数在表 2a 和 2b 中列出。

稳定性与灵敏度 为了监测仪器的稳定性，向甲醇洗脱液中加入 1.0 µg/L 铋 (Bi) 作为内标 (ISTD)。通过优化 Bi 信 号而调试 7500a，获得最高的灵敏度。在 10 个小时 的测试中，内标的 RSD 小于 5%。因为漂移降至低，所以无需进行内标校正。实际分析中不使用 Bi 或任何其它内标。 HPLC 色谱柱 为了得到最佳结果，用泵以 0.4 mL/分钟抽入 HPLC 级甲醇至少 2 小时来对 

HPLC 色谱柱（ZORBAX Eclipse XDB-C18，2.1 mm 内径 × 50 mm，5 µm） 进行预调，然后抽入洗脱液（流速相同）至少半小时 进行调节。如果没有这个调节过程，系统中的污染物 将影响无机汞，使回收率明显降低或出现峰分裂。

结果与讨论 使用标准溶液进行色谱分离 使用表 2a 和表 2b 中所述的操作条件，将混合了汞 化合物标准品的纯水溶液注入 HPLC。得到的总离子 色谱 (TIC) 表明目标物分离良好。见图 2。