浊点萃取预富集高效液相色谱_电感耦合等离子体质谱法测定无机汞和甲基汞

1、浊点萃取预富集高效液相色谱电感耦合等离子体质谱法测定无机汞和甲基汞陈海婷1,2 陈建国2 金献忠2 魏丹毅1(1. 宁波出入境检验检疫局，浙江 宁波 315012；2. 宁波大学材料科学与化学工程学院，浙江 宁波 315211)摘要：建立了浊点萃取预富集高效液相色谱电感耦合等离子体质谱（HPLC-ICP-MS）联用技术测定无机汞（Hg2+）和甲基汞（CH3 Hg+）的新方法。采用二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）作为螯合剂， Triton X-114作为表面活性剂。实验对载气流速、采样深度、pH、螯合剂的浓度、表面活性剂的浓度等操作条件进行了优化，通过将流动相甲醇和水的比例（V/V）调至90/

2、10，流速0.7 mL/min，待测物Hg2+和CH3 Hg+的DDTC螯合物在6 min内达到基线分离。两种形态汞的加标回收率95%112%，无机汞和甲基汞的检出限分别为0.5 ng/L和1.8 ng/L，富集因子分别是42、21。该方法成功应用于自来水、河水中以及人发（GBW 07601）中的Hg2+和CH3 Hg+的测定。 关键词：分析化学；浊点萃取；HPLC-ICP-MS；汞形态分析Determination of Inorganic Mercury and Methylmercury by High Performance Liquid Chromatography Inductiv

3、ely CoupledPlasma Mass Spectrometry after Cloud PointExtractionCHEN Haiting 1, 2, CHEN Jianguo2, JIN Xianzhong 2, WEI Danyi 1(1. Ningbo Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Ningbo 315012, Zhejiang, China；2. Faculty of Materials Science and Chemical Engineering, Ningbo University, Ningbo 3152

4、11, Zhejiang, China)Abstract: A novel method has been established for determination of inoganic mercury (Hg2+) and methylmercury (MeHg+) by cloud point extraction combining with high performance liquid chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry (HPLC-ICP-MS). Trace amount speciation

5、 of mercury were transformed into a hydrophobic complex by chelating with sodium diethyldithiocarbamate (DDTC), and the complex were extracted into a surfactant-rich phase of Triton X-114. Operational conditions such as flow rate of carrier gas, depth of sampling, pH, concentration of chelate reagen

6、t and surfactant were optimized. HPLC separation processes were optimized, the mobile phase was selected to Vmethanol/Vwater=90:10, the flow rate was 0.7 mL/min, mercury species were completely separated in six minutes. Under the optimized conditions, the limits of detection were 0.5ng/L and 1.8 ng/

7、L for inoganic mercury and methylmercury, respectively. The recovery was ranged21, respectively. The developed from 95% to 112%. The enrichment factor for Hg2+ and MeHg+ was 42、method was successfully applied for the determination of inorganic mercury and methylmercury in tap water, river water and

8、human hair.Keywords: analytical chemistry, cloud point extraction, HPLC-ICP-MS, mercury speciation 作者简介：陈海婷，女，研究生，宁波大学 材料科学与化学工程学院3671 引言汞的形态分析一般通过仪器联用来实现，CE-UV、FIA-CVAAS、HPLC-AFS等联用技术已有许多应用报道1-3。HPLC-ICP-MS联用技术是目前痕量甚至超痕量形态分析的首选方法 4-6。由于实际样品中形态组分含量很低，尚需通过分离富集以提高方法的灵敏度。常见的富集方法有液液萃取7、固相萃取8及超临界流体法9等。近年

9、来，浊点萃取法(cloud point extraction, CPE)以其富集倍率高、操作简单、环境友好等特点，成为富集痕量金属的一种重要方法10-12。将两种形态的汞经浊点萃取富集后采用HPLC-ICP-MS法进行检测，通过改进流动相比例，大大缩短了检测时间，方法成功应用于水样与生物样品中CH3 Hg+和Hg2+的分离富集和测定。2 实验部分2.1 仪器及设备1100型高效液相色谱仪（美国，Agilent公司）；色谱柱：Discovery C18，150 mm×4.6 mm，5 µm（美国，SUPELCO公司）； 7500a型等离子体质谱仪（美国，Agilent公司）；

10、检测离子： Hg, m/z=202。Biofuge Primo R 7500型台式冷冻离心机（德国，Heraeus公司）；SHA-C型恒温水浴振荡器（常州国华仪器厂）。2.2 试剂和标准溶液氯化甲基汞（纯度95，美国，Alfa Aesar），配制成1 g/L的CH3 Hg+(以汞计)的贮备液，甲醇介质；，1 g/L，5HNO3介质。储备液用聚乙烯瓶Hg2+,国家标准溶液（GSB G62069-90国家钢铁材料测试中心）避光保存于4冰箱内备用，实验当天用超纯水逐级稀释使用。二乙基二硫代氨基甲酸钠（分析纯，上海试剂三厂），Triton X-114（纯度93%，美国，ACROS ORGANICS），

11、甲醇（HPLC级，美国，DikmaPure），人发（GBW 07601地矿部物化探研究所）。水为二次蒸馏水，并用Milli-Q超纯水器进行处理，电阻率为18.2 M cm。2.3 样品制备水样用0.45 µm滤膜过滤除去悬浮颗粒，以稀盐酸调节pH值至5左右，室温贮存。头发样品，称取0.10 g样品置于50 mL离心管中，加入3 mL 5 mol/L的HNO3，超声30 min，于4000 r/min离心10 min，收集上清液。上述提取过程重复一次，合并提取液。最后用去离子水按上述提取过程重复一次，合并三次所得提取液，用0.45 µm滤膜过滤后，以氨水调节pH值至56，用超

12、纯水稀释定容到100 mL6。2.4 实验方法移取25 mL已知浓度的标准溶液或按2.3步骤处理过的样品置于50 mL尖底塑料离心管中，依次加入缓冲溶液（pH5）1.0 mL，0.05 mol/L DDTC溶液 0.40 mL，5Triton X-114 0.50 mL，混匀后，于40恒温水浴中加热10 min，取出后于离心机中以4000 r/min离心10 min，用移液器分离除去上层清液，表面活性剂浓缩相以0.5 mL甲醇稀释混匀后盖紧塑料瓶盖并置于4冰箱内，待测。3 结果与讨论3.1 汞形态分离条件的改进液相色谱分离所采用的流动相直接影响等离子体放电的稳定性和采样锥上的炭沉积程度。本课题

13、组在3686.0x10Intensity (counts/s )4.0x102.0x10+2+图2 Triton X-114浓度对CH3 Hg、 Hg萃取的影响: Hg2+; : MeHg+, C: 0.5µg/L。Concentration of Triton X-114 ( m/v %)3.4 方法的分析性能指标分别取含0.1、0.3、0.5、1.0 µg/L二种形态汞的标准溶液进行浊点萃取，并以 HPLC-ICP-MS进行测定并制作工作曲线。方法的分析性能指标见表1。CH3 Hg+ 和Hg2+的增敏因子（EF）可达21和42。表1 方法的分析性能指标待测物 甲基汞 无

14、机汞回归方程富富集因子r精密度a/%，n=3检出限 /(ng/L）线性范围b /(µg/L) 0.1-101.69 1.8 Y=1.02×106X+8.01×103 21 0.9993 Y=2.11×106X+9.96×10342 0.9998 1.08 0.5 0.05-103.5 实际样品分析采用本法检测自来水、河水和甬江水样中的CH3Hg+ 和Hg2+，方法的精密度和加入回收率见表2。头发样品中的汞形态测定结果为甲基汞193 ± 7 µg/kg，无机汞220 ± 13 µg/kg，与总汞标准值412

15、 ± 21 µg/kg一致。表2 水样中甲基汞和无机汞测定回收率甲基汞样品添加值 /(ng/mL)自来水测得值 /(ng/mL)RSD/%回收率 /%添加值 /(ng/mL)测得值 /(ng/mL)无机汞 RSD/%回收率 /%0.20 0.21 4.90 105 0.20 0.22 5.41 110 0.40 0.40 3.83 100 0.40 0.43 2.58 108 0.20 0.19 2.63 95 0.20 0.21 2.47 105 0.40 0.38 3.04 95 0.40 0.39 2.91 98 0.20 0.21 1.17 105 0.20 0.1

16、9 4.49 95 0.40 0.39 1.52 98 0.40 0.45 3.92 112北斗河水 甬江水4 结论利用浊点萃取绿色环保、高效富集结合HPLC-ICP-MS有效分离、高灵敏度检测的特点，将建立的联用方法应用于无机汞和甲基汞的分离测定，方法的检测限分别达到0.5 ng/L和1.8 ng/L。方法成功应用于自来水、河水及人发中痕量甲基汞、无机汞的检测。将浊点萃取与HPLC-ICP-MS相结合可明显改善汞形态检测370的检出限和抗干扰能力。参考文献1 Jones P, Hardy S. Capillary electrophoresis determination of methyl

17、mercury in fish and crab meat afterextraction as the dithizone sulphonate complexJ. J. Chromatogr. A. , 1997, 791: 333-338.2 Segade S R, Tyson J F. Determination of methylmercury and inorganic mercury in water samples by slurrysampling cold vapor atomic absorption spectrometry in a flow injection sy

18、stem after preconcentration on silica C(18) modifiedJ. Talanta, 2007, 71: 1696-1702.3 Houserová P, Matjíek D, Kubá V, Pavlíková J, Komárek J. Liquid chromatographic-cold vapour atomicfluorescence spectrometric determination of mercury speciesJ. J. Sep. Sci., 2006, 29: 2

19、48-255.4 Shum S C K, Pang H M, Houk R S. Speciation of mercury and lead compounds by microbore column liquidchromatograpy- inductively coupled plasma mass spectrometry with direct injection nebulizationJ. Anal. Chem., 1992, 64: 2444-2450.5 Vallant B, Kadnar R, Goessler W. Development of a new HPLC m

20、ethod for the determination of inorganicand methylmercury in biological samples with ICP-MS deteection J. J. Anal. At. Spectrom. , 2007, 22: 322-325.6 王萌，丰伟悦，张芳, 等高效液相色谱电感耦合等离子体质谱联用测定生物样品中的无机汞和甲基汞J分析化学，2005，33(12)：1671-16757 Tehrani M S, Givianrad M H, Moghaddam H H. Determination of total and methy

21、l mercury in humanpermanent healthy teeth by electrothermal atomic absorption spectrometry after extraction in organic phase J. Talanta, 2007, 71: 1319-1325.8 Muz J, Gallego M, Valcárcel M. Solid-phase extraction-gas chromatography-mass spectrometry using afullerence sorbent for the determination of inorganic mercury(II), methylmercury(I)and ethylmercury(I) in surface waters at sub-ng/ml levelsJ. J. Chromatogr. A, 2004, 1155: 185-190.9 Emteborg H, Björklund E, Ödman