（环境科学专业论文）液相色谱与原子光谱联用技术在汞、砷和硒形态分析中的应用.pdf

山东大学硕士论文 量控制。该方法仪器流路简单、灵敏度高，可以快速检测海产品中的甲基汞的含 量。 采用高效液相色谱氢化物发生原子荧光光谱( h p l c h g a f s ) 联用系统 建立了海产品中亚砷酸( a s l l l ) 、二甲基砷酸( d m a v ) 、一甲基砷酸( m m a v ) 和砷酸( a s v ) 4 种砷形态的分析分离方法。样品采用体积比为l ：l 水和甲醇混 合溶剂超声提取、浓缩、经o a s i sh l b 预处理柱净化，采用p h = 6 0 的磷酸盐缓 冲溶液为流动相，经阴离子色谱柱p r px 1 0 0 分离后检测。1 0 分钟完成海产品 中四种砷形态的分析。实验结果表明：在浓度为0 1 0 0 0 n g m l d 的质量范围内，4 种砷形态的工作曲线呈线性，其相关系数r 0 9 9 。样品的平均加标回收率在 8 9 0 9 8 2 。4 种砷形态的检出限分别为：a s ( i i i ) 1 4 n gm l ，d m a2 s n gm l 一， m m a 2 0 n gm l 一，a s ( v ) 4 2 r i gm l 1 。本该方法简便快速，灵敏度高，适用于海 产品中四种砷形态的分析检测。 建立了高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱( h p l c i c p m s ) 联用分离分 析无机硒形态( s e 0 3 2 ，s e 0 4 2 。) 的方法，并将该方法应用到葡萄酒中无机硒含量 的分析；建立了一种简单快速的固相萃取一高效液相色谱一电感耦合等离子体一质 谱( s p e h p l c i c p m s ) 测定饮用水中无机硒形态( s e 0 3 2 ，s e 0 4 2 。) 的方法。该 方法采用商品化的酸性氧化铝( a f l u m n i a ) 固相萃取柱对饮用水中的无机硒形 态进行富集，然后采用1 0 0 m m o ll 1 的n a o h 溶液进行定量洗脱，并采用 h p l c i c p m s 测量。方法的检测限为s e 0 3 2 为7 9 n gl ，s e 0 4 2 - 为2 5 6 n gl 。 发展了一种基于二氧化钛在线光催化硫脲还原硒酸盐( s c 0 4 2 。) 生成氢化物 发生体系的方法，并将该体系应用到高效液相色谱一原子荧光联用系统进行无机 硒形态分析。在本体系中，在4 0 w 的紫外灯光照下，经过液相色谱分离后的s e ( v i ) 被硫脲t i 0 2 还原，再与k b h 4 k o h 反应生成氢化物，从而被原子荧光所 检测。实验优化了一系列操作参数如硫脲的浓度、盐酸的浓度、k b h 4 的浓度、 t i 0 2 的浓度和载气流速。在优化条件下，该方法对s e ( ) 和s c ( v i ) 的检出 限分别为2 3 8 n gm l 以和3 3 9 n gm l 。 关键词：液相色谱与原子光谱联用；汞；砷；硒；形态分析 山东大学硕士论文 a b s t r a c t t h eb i o l o g i c a le f f e c t so fa ne l e m e n ta r eh i g h l yd e p e n do ni t sc h e m i c a lf o r m ，a n d t h e r e f o r ec o m p r e h e n s i o no ft h eb i o a v a i l a b i l i t y , a s s i m i l a t i o n , a n de x c r e t i o no ft h e e l e m e n ti so n l yp o s s i b l et h r o u g hd e t e r m i n a t i o no ft h es p e c i e sp r e s e n tr a t h e rt h a n d e t e r m i n a t i o no ft h et o t a le l e m e n t a lc o n c e n t r a t i o n t h u ss p e c i a t i o na n a l y s i s ，w h i c h c o m p r i s e st h ei d e n t i f i c a t i o n , q u a n t i f i c a t i o n ，a n ds t r u c t u r a lc h a r a c t e r i z a t i o no ft h e s p e c i e s ，i so n eo ft h ek e yc h a l l e n g e so ft h ee n v i r o n m e n t a la n a l y t i c a lc h e m i s t r y i nt h i sp a p e r , t h es p e c i a t i o no fm e r c u r y , a r s e n i ca n ds e l e n i u mw e r es t u d i e du s i n g l l i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h yc o u p l e d 诵ma t o m i cs p e c t r o m e t r y t h em a i n w o r ka n dc o n c l u s i o n sl i s t e da sf o l l o w i n g ： f i r s t ，am e t h o db a s e do nh i 【g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y - u v - h y d r i d e g e n e r a t i o no nl i n ec o u p l e d 丽t ha t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y0 - i p l c u v - a f s ) f o rm e r c u r ys p e c i a t i o ni ns e a f o o dw a sp r o p o s e d d i f f e r e n te x t r a c t i o nm e t h o d sf o r m e t h y l m e c u r yi nf i s ha n ds h e l l f i s hw e r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h es a m p l e sw e r ed i g e s t e d b y2 5 k o hi nm e t h a n o l ，s h a k e nf o r10h o u r s ，e x t r a c t e db yc h 2 c 1 2 ，t h e n b a c k - e x t r a c t e db y0 01m o ll n a 2 s 2 0 3a n dt h e nm e a s u r e d u n d e rt h eo p t i m i z e d c o n d i t i o n s ，t h er e l a t i v ed e v i a t i o n sf o rt h ed e t e r m i n a t i o no fm e t h y l - ，i n o r g a n i ca n d e t h y l m e r c u r ya r e4 4 ，3 9 a n d4 3 ，t h ed e t e c t i o nl i m i t sf o rm e t h y l 一，i n o r g a n i c a n de t h y l m e r c u r ya r e0 0 6 9 ，o 15a n d 0 0 4 6 n gm l t h e r e c o v e r i e sf o r m e t h y l m e r c u r y i nf i s ha n ds h e l l f i s ha r e9 6 士5 a n d9 5 士5 s e c o n d ，an o v e ls e p a r a t i o nm e t h o df o rm e r c u r ys p e c i e su s i n gc a t i o nl i q u i d c h r o m a t o g r a p h yo nl i n ec o u p l e dw i t ha t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r yw a sp r o p o s e d t h em e r c u r ys p e c i e s ( i n o r g a n i cm e r c u r y ，m e t h y l m e r c u r ya n de t h y l m e r c u r y ) w e r e b a s e l i n es e p a r a t e dw i t h i n15m i nb yu s i n gc a t i o n e x c h a n g ec h r o m a t o g r a p h yo nt h e p i 心x - 2 0 0c o l u m n 诵t l lam o b i l eo f2 0 m m o ll p y r i d i n e 1 l c y s t e i n ea n d3 a c e t o n t r i l e t h el i n e a rr a n g ef o ri n o r g a n i c ，m e t h y l a n de t h y l m e r c u r yw e r ef r o m 0 - 5 0 0 n gm l ，a n dt h ed e t e c t i o nl i m i t sf o ri n o r g a n i c ，m e t h y l a n de t h y l m e r c u r yw e r e o 山东大学硕士论文 0 12 ，0 0 8 9a n d0 0 7 6 n gm l f u r t h e r , as i m p l em e t h o df o rm e t h y l m e r c u r y d e t e r m i n a t i o nu s i n ga t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r yw i t h o u tu vc r a c k e rw a s p r o p o s e d t h et w om e t h o d sw e r ev a l i d a t e db yc e r t i f i e dr e f e r e n c em a t e r i a ld o r m 2 ， r e s u l t ss h o w dg o o ga g r e e m e n t 、肮n 1t h ec e r t i f i e dv a l u e s t h i r d ，am e t h o db a s e do nh i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y b y “d e g e n e r a t i o no nl i n ec o u p l e dw i t ha t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y ( h p l c - h g - a f s ) f o ra r s e n i t e ( a s l l l ) ，d i m e t h y l a r s i n i ca c i d ( d m h v ) ，m o n o m e t h y l a r s o n i ca c i d ( m m a v ) a n da r s e n a t e ( a s v ) i ns e a f o o dw a sp r o p o s e d t h es a m p l ew a se x t r a c t e db ya m e t h a n 0 1 w a t e rm i x t u r e ( 1 ：1 ，v v ) ，c o n d e n s e da n dt h e nc l e a n e du pb yo a s i sh l b c a r t r i d g e s t h ee x t r a c t sw e r es e p a r a t e db ya n i o n e x c h a n g ec h r o m a t o g r a p h yo nt h e p r px 一10 0c o l u m n 、析t ha na q u e o u ss o l u t i o no fk h 2 p 0 4a tp h6 0a sm o b i l ep h a s e t h er e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h a tt h el i n e a rr a n g ef o ra s m ，d m a v ，m m a va n da s vw e r e f r o m0t ol0 0 0 n gm l 以a n dt h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a se x c e e d e d0 9 9 t h ea v e r a g e s p i k e dr e c o v e r i e sw e r er a n g e df r o m8 9 6t o9 5 3 u n d e rt h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n s ， t h ed e t e c t i o nl i m i t sf o ra s i n ，d m a v ，m m a va n da s vw e r e1 4 ，2 5 ，2 0a n d4 2n g m l 1r e s p e c t i v e l y t h ep r o p o s e dm e t h o dw a ss i m p l e ，s e n s i t i v e ，a n dr e l i a b l ef o rt h e d e t e r m i n a t i o no fa r s e n i cs p e c i a t i o ni ns e a f o o d f u r t h e r ，am e t h o db a s e do nh p l c i c p - m sf o rs e l e n i t ea n ds e l e n a t ew a sp r o p o s e d t h eo nl i n ec o u p l i n gs y s t e mh a sb e e na p p l i e di nw i n ea n dd r i n k i n gw a t e ra f t e r p r e c o n c e n t r a t i o nb ya - a l u m n i ac a r t r i d g e i nt h el a s t , t h i o u r e aw a sn o v d l yd e v e l o p e da sar e d u c t i o nr e a g e n tu n d e rt h e t i t a n i u md i o x i d ec a t a l y z e df o ro n - l i n er e d u c t i o no fs e l e n a t eb e f o r eh y d r i d eg e n e r a t i o n d i f f e r e n tp a r a m e t e r sa f f e c t i n gt h es i g n a lo fs e l e n i u ms p e c i e ss u c ha st h ec o n c e n t r a t i o n o ft h i o u r e a , t h ec o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i d ea c i d ，t h ec o n c e n t r a t i o no fk b h 4 ，t h e c o n c e n t r a t i o no fs u s p e n s i o nt i 0 2a n df l o wr a t eo fc a r r i e sg a sw e r ed i s c u s s e d u n d e r t h eo p t i m i z e dc o n d i t i o n s ，t h el i m i t so fd e t e c t i o no fs e l e n i t ea n ds e l e n a t ew e r e2 38a n d 3 3 9n gm l 。r e s p e c t i v e l y k e y w o r d s ：m e r c u r y , a r s e n i c ，s e l e n i u m ，e l e m e n t a ls p e c i a t i o na n a l y s i s 1 0 - 山东大学硕士论文 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：刍：i 左翌望 日期：删盯、7 岁 卜一 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷 件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：牡导师签名：犁竺日期：堙刍：饵影 山东大学硕士论文 第一章文献综述 摘要- 文章介绍了元素形态分析方法在环境科学研究中的重要意义。针对论文研 究内容综述了近年来汞和砷形态分析研究领域中的前处理方法的进展；硒形态分 析中分离手段和检测方法。 第一节汞形态分析中的前处理技术 形态分析最理想的方法是对样品中待研究的形态进行”原位”分析，即尽量避 免对样品进行任何形式的预处理，以保持待研究的形态的原始特性不变。但是到 目前为止，由于缺少高灵敏的选择性检测技术，直接”原位”形态分析技术还不能 解决实际样品中的形态分析问题，在进行最后的形态测定之前还需要对样品进行 萃取、富集、分离等预处理。 1 1 1 环境中汞形态的萃取与富集 由于实际样品中汞化合物含量很低，为了准确测定汞化合物的形态，一般需 要以下四个步骤：1 从环境样品，如水、大气、土壤、底泥或生物样品中将各 种形态的汞化合物萃取出来，并保持萃取过程中汞的形态不发生变化；2 从萃 取剂中对各形态汞进行预富集，以达到能被所选择的测定方法测定的浓度； 3 对各形态汞进行分离、定性；4 对各形态汞进行定量测定。以上四步在操作过 程中需格外小心，以避免样品的沾污、损失、降解，以及浓度和各形态之间发生 变化。 由于样品基体和各形态汞化合物的性质不同，从固体环境样品中萃取汞化合 物是一项比较复杂的过程，而从水中萃取汞化合物相对简单l l - 3 。对生物样品和 底泥，将被分析组分从样品中萃取而不改变其性质是整个形态分析的关键步骤。 此外，可溶性的汞萃取物可能不稳定，其h g - c 键在紫外光作用下会发生断裂 4 1 。 山东大学硕士论文 作为一般规律，h g c 键在所加入的预处理剂和萃取剂中应是稳定的，用于萃取 的萃取剂应能破坏汞化合物与生物和底泥样品中的粘性基体，如腐殖性物质、硫 化物等的结合，而不改变h g c 键。 从环境样品中萃取富集汞化合物的技术大致可以分为以下三种： 1 酸解溶剂萃取：这类萃取技术以6 0 年代w e s t o o 提出的在h c i 介质中用 苯从鱼肉中萃取甲基汞为代表【5 , 6 1 ，这一萃取过程需要分几次进行才能得到纯净 的甲基汞苯溶液。在w e s t o o 提出的萃取技术的基础上后人又多次改进。p a d b e r g 和b u l s k a 分别在h c l 中加入了n a c i 7 , 8 】，r e z e n d e 和h o r v a t 等在h c l 中加入了 k b r 9 , 1 0 l ，而l 觚s e n 则向h c i 中加入碘乙酸，再用苯【1 2 , 1 3 】、甲苯【1 4 , 1 5 】、氯仿【1 6 】 或二氯甲烷【l 7 】等有机溶剂连续萃取，可从样品中选择性地萃取甲基汞。实验表 明，当甲基汞的浓度低于0 5 n gl 。时，苯不能达到完全萃取；半胱氨酸或硫代硫 酸钠可以将苯或甲苯萃取剂中反萃取，可富集汞的化合物【l 引。用微波等离子体 原子发射光谱( m i p a e s ) 测定时，甲苯萃取剂会导致背景值的增加【1 9 1 。研究认为， 加入络合剂有助于提高氯仿萃取甲基汞的萃取率，而加入h g c l 2 【2 0 ，2 1 域c u c l 2 2 2 1 可将固体样品中的甲基汞与复合的s h 基团分离。 2 碱消化萃取：k o h 甲斟2 3 , 2 4 和n a o h 半胱氨酸溶液均可将甲基汞从底泥 中萃取出来，而不破坏其h g c 键。但与酸相比，由于不易获得较纯的碱溶液， 碱萃取法易导致样品的沾污。此外，碱消化萃取法还会导致样品基体中的有机物、 硫化物或有色金属离子与汞化合物的共萃取，给后续的预富集、分离和测定带来 严重的干扰。 3 酸挥发预富集：这是一种将待测的汞化合物形态转化成挥发性的衍生物， 从而避免用有机溶剂萃取的分离富集方法。将匀化的固体样品溶于含过量n a c i 的稀h 2 s 0 4 中，用15 0 0 c 的空气或氮气流蒸馏是非色谱分离h g ( i i ) 和甲基汞的有 效方法。所形成的c h 3 h g c i 被蒸馏出来并收集于一密闭试管中，经水冷后储存 于黑暗之处以防甲基汞的降解，然后再用各种原子光谱检测器测定。 1 1 2 生物样品中甲基汞的萃取 6 0 年代发生在日本的水俣病表明，人类甲基汞中毒主要途径是食用了被汞 污染的海产品，因此许多国家规定食用鱼中汞的含量不得超过0 4 1 0 m g9 1 范 山东大学硕士论文 围。许多海鱼，特别是肉食型鱼，如金枪鱼、鲨鱼、东方狐鲣和箭鱼等，易于富 集环境中的汞，是人类食物汞中毒的主要来源。由于金枪鱼的消费在世界范围内 比较多，因此人们对金枪鱼富集汞的研究较多，并且发现金枪鱼中甲基汞的含量 占总汞的7 5 以上。 生物样品的复杂基体严重干扰样品的萃取过程，分析过程中的去甲基化将甲 基汞转化为无机汞，导致分析结果出现误差，因此碱解和标准加入法是分析生物 样品常用的方法。对甲基汞化合物来说，碱消化法比常规苯萃取法的回收率要高， 表明碱消化的效果更好，用碱消化法可测得鱼样中甲基汞的含量占总汞的9 5 。 硫酸可用于鱼样中甲基汞的离析，离析出的甲基汞在碘乙酸的作用下转化成 碘化甲基汞的形式。由于碘化甲基汞具有高的蒸气压，它可用半自动顶空气相导 入法导入o c ，然后经m i p 检测【2 5 1 ，检测限为1 5 r a gg - 1 。此法可消除样品基体 的干扰，并应用于北海鳕鱼中甲基汞的测定【2 6 】。 实验表明，血样被冷冻干燥时易导致甲基汞的丢失【2 7 】，因此为避免在高p h 值条件下甲基汞的损失，在对样品进行预处理之前需加入l 半胱氨酸【2 8 】。 毛发样品可在5 0 0 c 用碱甲苯在超声浴中消解，冷却后加入6 mh c l 酸化， 经饱和c u s 0 4 破乳后，有机汞被萃取到甲苯中，可用g c e c d 测定，1 0 0 m g 毛 发样品的检测限为5 0 r i gg - i 【2 9 1 。 酸浸取c v a a s 是一种简单、快速测定人发中汞化合物形态的方法【3 0 j ，其结 果与碱消化法一致。h p l c 也可用于汞形态的定性和定量分析，此时需将汞反萃 取到流动相中。血和尿样中的有机汞也可用此法处理，无机汞在萃取前需经四甲 基锡甲醇溶液转化成氯化甲基汞衍生物。 第二节环境中砷形态分析研究进展 1 2 1 砷形态分析中的前出理技术 砷在自然界中的丰度排第2 0 位，广泛存在于熔积岩和沉积岩中，主要与硫 形成矿物质。伴随着采矿、冶炼、玻璃制造、农药和木材防腐剂的生产，相当数 量的砷进入环境。大量的砷化物通过化学过程和生物转化以不同形态存在于水、 底泥、土壤、植物、海洋生物和人体中，并且在各砷化合物之间形成循环。不同 山东大学硕士论文 形态的砷，理化性质不同，毒性各异。一般认为：a s h 3 剧毒，亚砷酸( a s 1 ) 和砷 酸( a s v ) 的毒性大于一甲基砷酸( m m a ) 和二甲基砷酸( d m a ) ，而胂甜菜碱( a s b ) 和胂胆碱( a s c ) 则基本无毒【3 1 。6 1 。总砷含量的测定一般多采取加强酸( 以硝酸、 高氯酸、硫酸、氢氟酸、过氧化氢为氧化剂进行加热或微波消解) 氧化【3 7 。9 1 或加 还原剂( h c l 酸化，加和抗坏血酸) 还原【4 2 】后进行，虽然在整体分析和回 收率的测定中具有重要意义，但是不能给出砷形态的确切信息。要准确地评估砷 对环境和人类的危害，更好地研究砷的循环和转化，离不开砷的形态分析。目前 砷的形态分析中最常见的方法是高效液相色谱分离技术与原子光谱或质谱检测 技术的联用。 随着砷形态分析要求的提高，样品的前处理技术也越来越受到重视。如何 从复杂的样品基体中分离出砷化物，并尽量保持样品中各种砷形态的稳定性和原 始性，如何避免样品的污染，防止吸附、挥发造成的损失，都将直接影响到测定 的准确性和可靠性。我们知道，造成砷形态分析误差的原因，例如实验方法、试 剂和读数误差等可以通过标准方法、空白对照、标准参考物质和重复实验等方法 进行控制或校正。但是，如果是样品本身的问题，则以上方法难以解决。因此， 样品的前处理是砷形态分析中最主要也是最重要的一环。 1 2 1 1 砷化物的采集和贮存 针对不同的样品，砷化物的采集和贮存条件不同。蘑菇和海洋生物一般先切 成小块，冻干后磨成粉，贮存于干燥器中【他4 4 1 。而罐头中的海产品则一般先用 两张滤纸包裹着样品取出，压干盐水或调料后切成碎片，于一2 0 0 c 冷冻2 0 h ，再 在2 0 。c 加热升华成干物质，磨成粉，4 。c 保存【4 5 4 6 。土壤和底泥样可以简单地 冻干磨碎处理。水样采集后需加硝酸、盐酸酸化或加抗坏血酸，防止a s 氧化 成a s v 4 7 1 。尿样采集后可置于4 。c 保存，但如果超过1 2 h 才分析，则应贮存于 2 0 。c 【4 5 , 4 9 。头发、指甲等样品一般只用于总砷的测定，用水洗涤干净于5 0 6 0 。c 烘箱中烘干即可。 山东大学硕士论文 1 2 1 2 砷化物形态分析的前处理方法及其应用 有时根据实际研究的需要，选择性地对某些砷形态的总量进行分析，就能达 到研究目的。例如在海产品中，砷的形态主要是无毒的a s b 和a s s ( 胂糖) 、a s l ( , t j * i i 旨) t 5 0 1 ，要想有效评价食用海产品对人体健康产生的影响，选择性定量提取和分 析海产品中的无机砷化合物总量( a s h l + a s v ，致癌的主要因子) 就能b 很z 好地达到 目的；又如，无机砷在机体内甲基化生成m m a 和d m a ，主要以尿的形式排出， 那么对尿样中的这4 种有毒砷形态总量( a s 珊+ a s v + m m a + d m a ) 进行日常分析， 就- ip at 解人类暴露于无机砷环境下的情；况f 5 1 , 5 2 】。一般情况下，理想的砷形态前 处理方法要求：既要有良好的回收率又要保持砷在样品中的原始形态。在进行高 效液相色谱( h p l c ) 分离时，前处理过程中提取或加入的任何化合物或离子，在 与砷形态共同进入色谱时，都可能影响流动相中离子与离子之间，以及流动相离 子与固定相之间的界面，从而影响分离；加入的这些离子还可能与流动相中的离 子对试剂进行竞争或与固定相表面的试剂离子进行置换；酸或碱的加入则更会影 响复杂的酸碱平衡【5 3 1 。而且，提取后的样品，除含有待测物质砷以外，通常还 含有其他一些干扰物质，特别是有机物和盐类，如果不加以去除，会直接影响色 谱柱的分离效果，干扰检测，降低灵敏度。因此，针对不同的样品，考虑到上述 因素和样品基体种类，以及样品中砷的主要赋存状态，进行砷形态分析提取和提 纯的前处理方法会有所不同。砷化物在提取过程中，按照使用辅助仪器的不同可 分为萃取提取、振摇提取、超声提取、离心提取和微波辅助提取等；按照使用提 取液的不同则可分为酶提取、水提取、甲醇水提取、氯仿甲醇水提取和 i r i s h c l 提取等。常用的砷化物提纯方法有醋酸纤维膜提纯、超滤提纯、有机溶剂分离提 纯和c 1 8 萃取柱提纯4 种。究竟那一种方法最好则没有定论。据p t h o m a s 报道， 样品提取后用c 1 8 萃取柱提纯( 回收率8 4 4 ) 比用有机溶剂正己烷提纯( 回收 率7 9 5 ) 的效果好【5 4 1 。而j l - ga r i z a 等则报道，用正己烷提纯的效率比醋酸 纤维膜、超滤和c 1 8 萃取柱的提纯效率都高【5 5 j 。在样品提取过程中加入的甲醇对 色谱分离也有影响，通常要在进色谱柱前用充n 2 气流或旋转蒸发的方法加以去 除。另外，在砷化物形态分析的前处理中，样品的提取过程一般都需要重复3 5 次。 山东大学硕士论文 1 2 1 3 水环境中的砷 水样中砷含量一般不高且多为无机砷，采样后立即加酸酸化，分析前用 n a o h 调p h 至中性后，一般无需迸一步处理，可直接进色谱柱分离。研究表明， 如果水样中有机砷含量偏高，在采样后应马上用有机溶剂提取；同时发现，室温 下砷化物在有机提取液中可稳定2 h ，而一旦从提取液中分离，贮存于0 0 c 以下 才较稳定。a p a u d y n 等报道，用苯甲苯( 3 + 1 ) 提取，7 0 0 c 浓缩，气相色谱( g c ) 分离，原子吸收光谱法( a a s ) 测定有机砷，砷化物在7 0 0 c 会伴随溶剂的蒸发 而有所损失，m m a 和d m a 的损失分别达1 7 和2 5 【5 6 1 。 1 2 1 4 植物样品中的砷 植物生长在土壤中，理想的提取液应尽量接近土壤中地表水离子强度和p h 值，以免过高评价植物中的砷含量。但目前应用最多的方法是以水5 7 1 或甲醇水 混合液提取，高效液相色谱电感耦合等离子体质谱( h p l c i c p m s ) 分离检测。 加压液体提取( p l e ) ，时间虽短( s m i n ) ，但效率过低。虽然可以通过升高提取 温度的方法提高提取率，但其他有机物的溶解度也随温度升高而增加，色泽变深， 干扰加大【5 引。7 5 w 微波萃取2 m i n ，重复4 次提取胡萝卜中砷的效率( 6 9 ) 虽 不及振摇离心提取蘑菇中砷的效率，但该方法耗时短( s m i n ) ，适于快速分析， 不失为一种较为理想的方法。 1 2 1 5 土壤和底泥中的砷 分析土壤和底泥中的砷，常采用水提振摇【5 9 1 ，h p l c 分离，结合i c p m s 或 氢化物发生原子荧光光谱法( h g a f s ) 检测的方法，但是回收率较低。目前较好 的方法是：以磷酸为提取液，低功率微波消化2 0 m i n ，过滤后经h p l c i c p m s 分析【硎。 1 2 1 6 尿砷 尿样通常离心去除沉淀，过醋酸纤维膜、s e p p a kc 1 8 一次性萃取柱或超滤后 进行砷形态分析1 6 l 】。在h p l c i c p m s 技术中改用热喷雾雾化( t n ) 代替传统 山东大学硕士论文 的标准气动雾化作界面，分离测定6 种砷形态( a s m 、a s v 、m m a 、d m a 、a s b 和a s c ) ，其灵敏度提高1 0 倍。由于a s 易氧化成a s v ，原尿用水稀释至少4 倍后才较稳定；而a s m 若以碱性的流动相( p h = 1 0 3 ，用于阴离子交换色谱) 稀 释，在尿样和砷混标中都不会稳定，即使加抗坏血酸抗氧化也无法改善。因此， 只能用水和稀酸稀释尿样。以三价锑作内标，h p l c i c p m s 分析尿样，a s 1 、 a s 、m m a 、d m a 、t m a o ( 三甲基氧化砷) 、a s b 、a s c 和t m a s + ( 四甲基砷 离子) 的回收率均接近1 0 0 1 若以铟作内标，h p l c 分离，在传统的载气( 单 纯氩气) 中混入少量氮气( o 0 3 2 lm i n 。1 ) 后i c p m s 测定，7 5 a r c l + 对i c p m s 的 干扰可降至忽略水平，从而可用于含高氯、甚至氯含量 l 的实际砷样品溶液 的测定。除了用i c p m s 检测外，还常用微波氧化后h g a a s 测定以及流动注 射( f i ) 与h g a a s 在线检测的方法。鉴于大多数高分子无机盐和有机化合物在 1 5 0 c 乙醇中会析出，发展了一种有效提取尿样中砷形态( a s l 、a s v 、m m a 、 d m a 、a s b 和a s c ) 的方法：尿样加入乙醇，干冰丙酮中冰浴，1 5 0 c 低温冷 冻离心，乙醇相于4 0 0 c 旋转蒸干，溶于n a h 2 p o 州a e h p 0 4 ( p h = 6 ) 洗脱液，h p l c 分离，微波氧化后h g a a s 分析，上述砷形态的回收率均接近1 0 0 ，r s d 为 2 5 5 3 1 6 2 j 。尿样的分析还可用a c h a t t e r j e e 等报道的方法：在尿样中加少量 醋酸，过阳离子交换柱( 流动相为1 0 r e t o o ll - 1 醋酸，流速3 m lm i n 1 ) ，1 0 r e t o o ll 以 醋酸洗脱后，用醋酸钠调p h = 4 7 ，过阴离子交换柱( 流动相为醋酸钠醋酸， p h = 4 7 ，流速l m lm i l l 1 ) ，醋酸钠醋酸缓冲液洗脱。保留在阳离子交换柱上的 d m a ，用1 5 m o ll dn a o h1 0 m lm i n 1 洗脱，加硫酸( 1 + 1 ) 中和；a s 1 在两种 离子柱上都不被保留；阴离子柱上保留的m m a 、a s v 可分别用0 1 t o o ll d 醋酸 钠醋酸缓冲液和1 5 m o ll d 醋酸钠洗脱；4 种形态的砷分离后用f i h g a a s 测 定，a s 1 、a s v 、m m a 和d m a 的回收率都在9 0 以上。 1 2 1 7 血砷 首先从全血中离心分离出血清，然后除去蛋白( 血清加4 0 t o o ll - 1h c l 0 4 ，离 心，上清液加水，使p h 接近流动相) ，过醋酸纤维膜，l c 分离，经紫外照射， h g a a s 分析。由于蛋白去除过程中使用了h c l 0 4 ，会引起峰( a s b 、a s c 和 d m a ) 轻微的增宽和随之而来的峰高减小，导致回收率有所下降。每分析完一 山东大学硕士论文 血清样后，用m i l l i q 水和甲醇水( 1 + 1 ) 溶液冲洗色谱柱，可有效去除盐和有机 物在色谱柱上的积累。 1 2 1 8 生物样品中的砷 用于生物样品中的砷形态分析方法较多，可以用酶【6 3 】、甲醇水畔石7 1 、氯仿 甲醇水和t r i s h c l 6 9 1 作提取液，进行超声提取、振摇提取、微波提取和索氏 萃取。除了h p l c i c p m s 、h p l c h g i c p m s 、h p l c u v - h g i c p o e s ( 电感 耦合等离子体原子发射光谱) 、l c u v - i c p o e s 、l c i c p o e s 、h p l c h g a a s 、 h p l c h g f a a s ( 火焰原子吸收光谱) 这些联用分析技术，还可采用h p l c 分 离，水高压喷雾，i c p m s 检测和h p l c 分离，微波氧化，h g a a s 测定的分 析方法。由于生物样品中有机物较多，砷的赋存形式又以有机砷为主，因此以甲 醇水为提取液，微波消解的方法较其他方法好。不仅有机砷形态提取率高，而 且耗时短。与传统的超声离心提取相比，总砷、a s b 、a s s + m m a 和d m a 的提 取率分别高出1 7 、1 5 、0 和o 8 ，回收率达9 7 。微波提取砷形态，应符 合以下几个条件：一是微波加热的功率低，时间短；二是加热同时要有冷却装置。 为了提高有机砷的提取效率而又避免温度升高引起的砷化物损失，可选择微波断 续加热冷却的办法。 1 2 2 液相色谱原子荧光联用系统 无机砷可以很容易地与还原剂在酸性介质中生成共价气态氢化物。氢化物发 生( h g ) 是一个化学衍生过程，分析物和还原剂生成挥发气态氢化物，经常使用 的还原剂是硼氢化钠( 钾) 。氢化物发生和原子吸收光谱( a a s ) 、原子发射光谱 ( a e s ) 、原子荧光光谱( a f s ) 和质谱( m s ) 联用，在砷测定方面有很广泛的应用。 测定中采用氢化物发生法一般较常规的测定方法灵敏度提高1 0 1 0 0 倍。 采用氢化物发生技术使分析物产生气态氢化物并以气态形式进入原子荧光 检测器检测，这样基本消除了来自于样品的化学干扰和液体进样的背景和光谱干 扰，测定灵敏度也有了很大的提高【6 9 一。氢化物发生技术还可以应用于激光诱导 荧光和激光增强离子化光谱检测中提高测定砷的灵敏度r 7 1 】。 上世纪9 0 年代发展起来的氢化物发生一原子荧光光谱技术，灵敏度高，干扰 山东大学硕士论文 少，受到了越来越多的关注。氢化物发生原子荧光光谱法包括两部分：氢化物发 生系统和原子荧光检测系统。与原子吸收光谱法相比，氢化物发生原子荧光光谱 法灵敏度更高，选择性好，干扰小( 包括化学和光谱干扰) 并且线性范围广。就 测定砷的灵敏度而言，氢化物发生一原子荧光光谱法的灵敏度可以和电感耦合等 离子体质谱法相媲美，但是前者较后者的运行费用低，仪器价格低廉，操作简单， 便于维护。因为这些优点，氢化物发生一原子荧光光谱法作为联用系统的检测器 具有很好的应用前景。但必须要求被测定的砷形态能产生易挥发的气态氢化物。 实际样品中并不是所有砷化合物形态都可以产生气态氢化物，并且不同的砷化合 物形态产生氢化物的效率不同，测定灵敏度也就不尽相同，这些因素在部分程度 上限制和影响了其作为砷形态分析联用系统检测器方面的应用。g o m e z a r i z a 等 人【7 2 】报道了使用阴离子交换色谱和氢化物发生原子荧光光谱法联用系统 ( h p l c h g - a f s ) 分析a s l 玎，a s v ，d m a v 和m m a v ，四种形态对应生成的气态氢 化物分别是：a s l l l 和a s v 生成a s h 3 ，d m a v 和m m a v 分别生成m e 2 a s h $ d m e a s h 2 。 该系统对四种形态的检测限分别为0 1 7 ，0 3 8 ，0 4 5 ，0 3 0 p gl 。 h 2 c)8m 暑 一一乙刍 ilil 广l _ 一 il l l l 一b ，、lvdua r1 气液分离器 图1 1h p l c h g a f s 联用系统装置示意副倒 不同的砷形态化合物氢化物发生效率和速度不同，在利用原子荧光光谱法测 定中的灵敏度也不相同；有一些有机砷形态甚至根本不能产生氢化物，一些氧化 降解手段通常被用来将这些有机砷化合物转化为可以产生气态氢化物的简单砷 形态。对于更复杂的有机砷形态，如果采用柱后在线降解装置，不仅可以使一些 不能生成气态氢化物的大分子有机砷化合物降解，而且可以提高系统测定灵敏 度。 山东大学硕士论文 第三节硒形态分析的研究进展 硒位于第六主族，为准金属元素。在自然界中按其结合形态分为无机硒 ( i n o r g a n i cs e l e n i u m ) 和有机硒( o r g a n i cs e l e n i u m ) 。无机硒主要有单质硒( e l e m e n t a l s e l e n i u m ，s e o ) 、硒化物( s e l e n i d e ，s e 2 。) 、亚硒酸盐( s e l e n i t e ，s e 0 3 2 ) 、硒酸盐 ( s e l e n a t e ，s e 0 4 2