液相联用技术

薛慧北京海光仪器公司液相色谱-原子荧光联用分析技术1345背景及意义液相色谱-原子荧光联用分析技术LC-AFS在元素形态分析中的应用发展前景2元素形态分析常用联用技术砷中毒主要是由于食物中含有大量

所致，是中国贵州、新疆、台湾部分地区的多发疾病。其常见症状为皮肤损伤，包括手和脚的角化症、皮肤癌等，此外还会造成肝硬化、肺癌等内脏疾病。无机砷黄浦江死猪事件或因饲料砷超标日本水俣病丨中毒甲基汞根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义，“元素形态(speciation)是指物质的原子和分子组成的形式”，即指元素在体系或样品中存在的特定的化学形式（包括游离态、共价络合态、络合配位态、超分子结合态等），而元素形态分析即指对元素不同形态及其分布进行定性和/或定量分析的过程。自然界中的元素均以不同的化学形态存在，越来越多的研究表明，元素的毒性、生物可利用性和迁移性与元素的化学形态息息相关。因此，确定元素的哪些形态对人体危害较大，哪些形态对人体基本无害已变得至关重要。传统的仅以元素总量为依据的研究方法已不能满足现代科学发展的需要。综上可知：发展一种简易、快速、灵敏而可靠的形态分析方法则成为摆在分析化学家面前的一个迫切的研究课题。该分析方法也将为建立更加合理的卫生限量标准提供相应的参考。分离技术专用接口气相色谱（GC）冷阱分离（CT）毛细管电泳（CE）高效液相色谱（HPLC）检测技术原子吸收（AAS）原子荧光（AFS）等离子发射（ICP-AES）等离子体－质谱（ICP-MS）元素形态分析常用联用技术在上述的联用方式中，以HPLC-ICP-MS和HPLC-AFS（HPLC常简写为LC）在元素形态分析中的应用最为普遍。有相关专家在砷形态分析的分析性能上对比了ICP-MS和AFS两种检测器，发现AFS可以获得与ICP-MS相当的灵敏度，而AFS作为检测器，还具有以下优点：元素形态分析常用联用技术灵敏度高、线性范围宽；选择性高、干扰少；仪器结构简单，操作简便；价格便宜，易于普及。液相高压输液泵色谱柱、六通进样阀(手动），可选配液相自动进样器在线接口装置（在线紫外消解仪）蒸气发生原子荧光主机专用液相色谱-原子荧光联用分析软件其它相关配件液相色谱-原子荧光联用仪的构造部件液相色谱-原子荧光联用仪原理示意图液相泵K2S2O8/KOHKBH4/KOH蠕动泵紫外灯色谱柱进样阀废液气液分离器AFSArHCl液相色谱-原子荧光联用仪连接示意图HPLCAFSUVVGGLPumpWasteCarrierGasHClKBH4ArK2S2O8液相色谱-原子荧光联用仪（海光仪器）蠕动泵系列（LC-AFS9600/9800）注射泵系列（LC-AFS9700/9730/9760/9780）最小检出量：As（Ⅲ）＜2ng/mL；DMA＜4ng/mL；MMA＜4ng/mL；

As（Ⅴ）＜10ng/mL；无机汞＜0.4ng/mL；甲基汞＜0.2ng/mL；乙基汞＜0.4ng/mL；分析时间：＜8分钟（四种砷形态，三种汞形态）；重复性：定性＜0.5%，定量＜5%；线性范围：三个数量级；可对样品中的砷、汞、硒、锑等元素进行形态分析。模块化设计，原子荧光主机可与形态分析单元分离使用；液相色谱-原子荧光联用分析仪器技术特点-海光仪器液相色谱注射进样，六通阀触发后，软件实现数据自动采集，元素各形态分离效果良好，谱图记录完整；特殊设计的双层密闭紫外消解装置，无紫外光泄露，保护人体不受损害；专用液相色谱-原子荧光联用分析软件，操作简单，界面清晰，可同时控制原子荧光和远程控制高压输液泵；原子荧光数据采集用模拟信号方式输出，可直接配接各类商品高压液相泵和液相自动进样器；液相色谱-原子荧光联用分析仪技术特点

-海光仪器食品科学环境科学食品类、植物类、海鲜类污染检测健康食品和保健品的研发生活用水、工业废水污染检测大气、土壤、沉积物污染检测日用品有毒有害污染检测商品中有毒元素的限量标准液相色谱-原子荧光联用技术的应用领域微量元素医学、中草药等新药物的设计生物医学

商品检验主要应用砷形态分析硒形态分析锑形态分析汞形态分析液相色谱-原子荧光联用技术在元素形态分析中的应用【As(III)、As(V)、MMA、DMA等】【Hg2+、MeHg、EtHg、PhHg】【Se(IV)、Se(VI)、SeCys、SeMet、SeEth

】【Sb(III)、Sb(V)、三甲基锑卤化物等】LC-AFS在元素形态分析中的应用

-以砷为例自然界中常见的砷形态主要有七种，即三氧化二砷【As2O3

】、亚砷酸盐【As(Ⅲ)】、砷酸盐【As(Ⅴ)】、一甲基胂酸【MMA】、二甲基胂酸【DMA】、甜菜碱砷【AsB】和胆碱砷【AsC】，另外还有其他更复杂的砷化合物，例如砷糖【AsS】

、砷脂【AsL】等。毒性顺序：As2O3＞无机砷

＞＞有机胂＞AsB、AsC、AsS等砷的形态与毒性（mg/Kg）

As2O33As(Ⅲ)14As(Ⅴ)20MMA700-1800DMA700-2600AsC6500AsB＞10000砷糖＞8000砷的主要形态对大鼠的半致死量LD50（见表）水大气沉积物土壤自然环境中，砷主要以有毒的无机砷（砷酸盐和亚砷酸盐）的形式存在。有机体（尤其是海产品）的组织中，主要是毒性较低或无毒的MMA、DMA及砷的氨基酸衍生物（如AsB、AsC）。LC-AFS在元素形态分析中的应用

-以汞为例自然界中常见的汞形态主要有五种，即单质汞【Hg】

、无机汞【Hg2+】、甲基汞【MeHg+】、乙基汞【EtHg】、苯基汞【PhHg】（含量极少）。有机汞（甲基汞、乙基汞和苯基汞）比无极汞更易溶于脂肪，提前进入神经系统，伤害更大更快。在有机汞中，甲基汞的毒性最强，它能破坏脑细胞，引起神经系统紊乱，而且，它可容易地通过胎盘并作用于胎儿。所以它被视为最危险的化学物质之一。毒性顺序：甲基汞＞乙基汞

＞苯基汞＞无机汞据报道，海水中的Hg主要以HgCl42-和HgCl3-的形态存在，海洋中约含Hg6.9×l06

吨，数量巨大的Hg经海产品及鱼类浓缩进入食物链，鱼类及鸟类体内的Hg主要以甲基汞存在。在自然环境中Hg的含量为：土壤和底质100～200µg／kg，海水0.005~0.03µg／L，大气为0.003～0-01µg／m3，鱼体中约为l00µg／kg，而金枪鱼、旗鱼等大型鱼种约含Hg500～2000l00µg／kg（最近新闻：亨氏、贝因美等知名品牌生产的婴幼儿辅食-鱼泥汞超标）。土壤海水旗鱼金枪鱼鸟类汞及其化合物曾大量的用于杀虫剂、杀菌剂、电气设备等工业生产中，在生产过程中排放的废水和废渣造成了环境中汞的污染。实例分析砷及砷的化合物已被确认为是致癌物，三价砷毒性最强，五价砷次之，有机砷毒性极小。但是，如果样品中砷总量超标，往往被认为是有毒价态超标，因此砷尤其是砷形态的检测尤为重要，而总砷的检测方法比较成熟，主要问题在于砷形态的检测。以面粉和海带紫菜中砷形态检测为例。实例分析：面粉中的砷形态研究面粉中砷的主要存在形态?现代砷矿的开采和熔炼、工业废料的排放、含砷农用化学品如杀虫剂、除草剂等的使用导致了土壤等环境污染，而小麦在生长环境中比较容易吸收富集砷，其颗粒对砷的积累导致面粉成为人们摄入砷的重要途径之一，因此对面粉砷形态及含量的检测变得极为重要。研究对象：市售面粉实验试剂与设备砷形态标准储备溶液（中国计量科学研究院）；盐酸、硝酸(优级纯)；硼氢化钾、氢氧化钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾（分析纯）；实验用水：高纯水；液相过滤膜（0.22µm）。标准使用液需现配，防止砷形态之间相互转化。原子荧光光度计；高效液相色谱泵；手动进样阀；真空抽滤泵；超声波清洗机；阴离子交换分析柱；可调温度电加热板；万分位电子分析天平(精确到0.0001克)；离心机等。色谱柱为阴离子分析柱【PRP-X100(id:250mm×4.1mm，10µm)】、阴离子交换分析柱(Hamilton)或等效同种类分析柱。为保护分析柱，提高色谱柱使用寿命，可以使用阴离子保护柱。实验试剂与设备流动相为：磷酸氢二钠（Na2HPO4)0.8954g+磷酸二氢钾

(KH2PO4)3.026g

溶解500mL高纯水中，调节PH约5.9，洗脱溶液需经0.45µm无机膜过滤，超声脱气后方可使用。要进行元素形态分析首先需要建立合理的前处理方法，在元素形态不发生改变的基础上，对样品中的待测物进行提取纯化。提取方法

按照使用提取液的不同可分为：酸提取、水提取、甲醇-水提取、氯仿-甲醇-水提取、酸浸提等。前处理方法稀酸超声提取方法更为有效，耗时短，提取效率高，操作简单。90度水浴冷却离心过滤形态分析0.15mol/L稀硝酸前处理方法超声砷组分设定谱图实验结果5.500As（Ⅲ）DMAMMAAs（Ⅴ）砷形态标准系列谱图实验结果50µg/L20µg/L10µg/LAs（Ⅴ）MMADMAAs（Ⅲ）砷四种组分标准曲线图As（Ⅲ）

As（Ⅴ）

DMA

MMA实验结果实验结果图1：面粉中砷的形态分离谱图

砷形态本底值/µg/kg加标量/µg/kg加标测定值/µg/kg回收率/%As(Ⅲ)As(Ⅴ)15.32.3501002005010020058.4111225.344.493.1190.586.395.710584.290.894.1表1：面粉加标回收结果

实验结果由图3可以看出，面粉样品中砷的主要形态为As(Ⅲ)和As(Ⅴ)，还含有少量DMA。此测定结果与文献报道谷物类样品中砷形态以无机砷为主相一致,同时在三价无机砷分离之前还检测到峰信号，保留时间与之非常接近，说明还存在一种未知的砷化合物，经过与总砷含量比较证实，此砷化合物可能是一种砷糖，多存在于植物类物质中，且毒性很弱，不会对人体构成伤害。图1为市场购买面粉中砷的形态分析结果，表1为样品进行加标回收实验测试结果,加标回收率为85%-110%，效果良好。实例分析：海产品中的砷形态研究海产品中有机砷形态含量高，毒性小。研究对象：市售紫菜和海带实验结果海带中砷形态分析结果

紫菜中砷形态分析结果

实验结果由以上实例分析可知，利用本公司生产的液相色谱-原子荧光联用仪测试砷四种形态时，分离效果好，信号强，结果准确可靠，适于用各类物质中砷形态的测定。实例分析：鱼肉中的汞形态研究Hg是累积性元素，通常会在海洋食物链中得到极大的富集，人类食用了Hg含量超标的鱼肉将会中毒。其中甲基汞的毒性要远高于无机汞，并且具有极强的生物亲和力，同时无机汞易于在生物体内富集并转化为甲基汞，所以对Hg形态的研究至关重要。研究对象：鱼肉标准物质实验试剂与设备汞形态标准储备溶液（中国计量科学研究院）；盐酸、甲醇(优级纯)；硼氢化钾、氢氧化钠、醋酸铵、L-半胱氨酸（分析纯）；实验用水：高纯水；液相过滤膜（0.22µm）。标准使用液需现配，防止汞形态之间相互转化。原子荧光光度计；高效液相色谱泵；六通进样阀；真空抽滤泵；超声波清洗机；C18色谱柱；可调温度电加热板；万分位电子分析天平(精确到0.0001克)；离心机等。色谱柱为C18分析柱为保护分析柱，提高色谱柱使用寿命，可以使用保护柱。实验试剂与设备流动相为：醋酸铵（4.6g/L)、L-半胱氨酸（1.2g/L)和5%甲醇混合溶液，溶液需经0.45µm无机膜过滤，超声脱