第48卷总第442期www.gdchem·275·土壤中甲基汞和乙基汞的测定液相谱
-原子荧光联用法
伍伟超，李梅
(广州市谱尼测试技术有限公司，广东广州510520)
Determination of Methyl Mercury and Ethyl Mercury in Soil by Liquid
Chromatography Atomic Fluorescence Spectrometry
Wu Weichao,Li Mei
(Guang Zhou PONY Testing Technology Co.,Ltd.,Guangzhou510520,China)
Abstract:Methyl Mercury(CH3Hg)and Ethyl Mercury(C2H5Hg)are environmental pollutants with neurotoxicity.When using inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS)to analyze mercury containing solution,it has a strong memory effect,and the cost of LC-ICP-MS is very high,so it is difficult to be widely used.If the method of High Performance Liquid Chromatography Atomic fluorescence spectrometry is used to analyze Methyl Mercury and Ethyl Mercury in soil,it will be a rapid,efficient,low-cost,high accuracy,high precision method suitable for batch analysis in laboratory,which is of great significance to the general investigation of Methyl Mercury and Ethyl Mercury in soil.
Keywords:Methyl Mercury；Ethyl Mercury；soil；High Performance Liquid Chromatography Atomic Fluorescence Spectrometry
1引言
甲基汞(CH3Hg)和乙基汞(C2H5Hg)是一种具有神经毒性的环境污染物，甲基汞和乙基汞主要侵犯中枢神经系统，可严重造成语言和记忆能力障碍等；其损害的主要部位是大脑的枕叶和小脑，其神经毒性可能与扰乱谷氨酸的重摄取和致使神经细胞基因表达异常。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，甲基汞化合物和乙基汞化合物在2B 类致癌物清单中。
而在我国，食品中甲基汞和乙基汞含量超标的问题在今年来日益严重，科学家认为这可能是土壤受甲基汞和乙基汞污染的结果，而避免此类环境污染事情恶化的方法，将是对全国土壤污染进行普查。所以，2016年国务院发布的《土壤污染防治计划》，致力整治我国土壤污染情况。
目前国家标准和环境标准仍未出台关于土壤中甲基汞和乙基汞测定的相关标准，而少有的地方标准中使用高效液相谱-电感耦合等离子体质谱法[1]的方法，该方法虽然稳定性好，灵敏度高，但是使用电感耦合等离子体质谱仪分析含汞溶液时，有极强的记忆效应，且液相谱-电感耦合等离子体质谱联用仪造价也十分高，难以广泛使用。相比之下，原子荧光光谱仪分析汞并没有电感耦合等离子体质谱仪的严重记忆效应，而且，原子荧光光谱仪具有分析成本低、灵敏度高、稳定性好及抗干扰性强等特点，如果用高效液相谱-原子荧光光谱法的方法分析土壤中的甲基汞和乙基汞，将是一个快速高效、低成本、高准确度、高精密度、适合于实验室批量分析的方法，对土壤中甲基汞和乙基汞含量普查需求具有重要意义。
2液相谱-原子荧光联用仪中原子荧光光谱仪的仪器条件
在其他仪器条件相同的情况下分别按以下条件测定1μg/L的汞标液，并记录仪器读数与峰形； 第一组：原子化器高度；
第二组：灯电流与负高压；
第三组：载气与屏蔽气；
第四组：载流与还原剂；
实验结果如下表1~4所示
表1原子化器高度
Tab.1Atomizer height
序号原子化器高度/mm仪器读数
161196.12
281864.22
3101006.31
表2灯电流与负高压
Tab.2Lamp current and negative high voltage
序号灯电流/负高压仪器读数峰形
125mA/280V1019.22峰形较小230mA/280V1426.11峰形平滑335mA/280V1596.88峰形开始出现波动430mA/290V1644.99峰形平滑530mA/300V1869.17峰形平滑630mA/310V1999.22峰形开始出现波动
表3载气与屏蔽气
Tab.3Carrier gas and shielding gas
序号
载气(mL/min)/
屏蔽气(mL/min)
仪器读数峰形1300/600244.55峰形塌陷，有毛刺2400/600491.66峰形有毛刺3500/600376.85峰形偏低，有毛刺4400/7001249.51峰形有毛刺5400/8001944.17峰形平滑6400/900125.66峰形偏低
[收稿日期]2021-02-26
[作者简介]伍伟超(1991-)，男，本科，主要研究方向环境监测和食品检测。
表4载流与还原剂
Tab.4Current carrier and reducing agent
序号载流/还原剂仪器读数峰形15%硝酸/0.3%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾8111.91峰形塌陷210%硝酸/0.3%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾911.81峰形拖尾315%硝酸/0.3%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾691.59峰形拖尾420%硝酸/0.3%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾502.91峰形偏低、拖尾55%硝酸/0.4%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾742.91峰形塌陷610%硝酸/0.4%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾1214.91峰形偏低715%硝酸/0.4%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾841.96峰形拖尾820%硝酸/0.4%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾761.85峰形偏低、拖尾95%硝酸/0.5%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾858.94峰形塌陷1010%硝酸/0.5%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾2001.91峰形平滑1115%硝酸/0.5%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾1466.39峰形偏低1220%硝酸/0.5%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾1106.51峰形偏低、拖尾135%硝酸/0.6%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾699.52峰形塌陷1410%硝酸/0.6%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾1669.52峰形塌陷1515%硝酸/0.6%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾1251.66峰形偏低、拖尾1620%硝酸/0.6%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾1060.52峰形偏低、拖尾1710%硝酸/0.5%氢氧化钾-1.0%硼氢化钾1051.92峰形偏低1810%硝酸/0.5%氢氧化钾-1.5%硼氢化钾1699.82峰形偏低1910%硝酸/0.5%氢氧化钾-2.5%硼氢化钾1842.96峰形扁平
从表1~4可知：
(1)原子化器高度直接影响氩-氢焰的高度，氩-氢焰的高度偏差直接影响光电倍增管接收汞蒸汽的信号。由数据可得，原子化器高度为8mm时，信号值最高。
(2)灯电流和负高压的主要是激发和信号放大的作用。理论上灯电流高，信号值高，负高压高，信号值高。但灯电流高到一定程度时，元素灯的光不能持续稳定释放；另一方面，负高压高了，信号值和仪器波动均被放大，信号值反而不稳定。由数据可得，灯电流为30mA、负高压为300V时，信号值最大且稳定。
(3)载气主要是推动样品到原子化器的作用，载气流量过小，样品无法被推动到原子化器，载气流量过大，压力过高溶液导则载气带着待测组分从废液系统逸出，同时过多的氩气将“稀释”了待测组分的浓度；屏蔽气主要是包裹氩-氢焰隔绝空气中的氧气的作用，屏蔽气流量过小时，空气中氧气容易与氩-氢焰反应导致荧光猝灭，屏蔽气流量过大时，溶液严重包裹氩-氢焰，导致信号值降低。由数据可得载气流量为400mL/min、屏蔽气流量为800mL/min时，峰形最好最平滑。 (4)载流和还原剂的配比会直接影响反应体系的pH、生成汞蒸汽的速率、生成氢气的浓度等，这些因素都直接影响氩-氢焰的形成以及汞离子的跃迁，直接反映为峰形的平滑度和响应强度。由数据可得载流浓度为10%硝酸、还原剂浓度为0.5%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾时，原子荧光光谱仪的峰形最平滑，荧光强度最高，稳定性最好。
3液相谱-原子荧光联用仪中液相谱的仪器条件
在其他仪器条件相同的情况下分别按以下条件测定1μg/L的甲基汞和乙基汞标液，并记录峰形与分离度；
第一组：流动相；
第二组：流动相流速；
第三组：氧化剂的浓度与紫外消解灯；
实验结果如下表5~7所示：
表5流动相
Tab.5Mobile phase
序号甲醇浓度/%乙酸铵浓度L-半胱氨酸峰形与分离度111mmol/L0.05%峰形尖较锐，分离度较差251mmol/L0.05%峰形尖较锐，分离度较好3101mmol/L0.05%峰形尖较锐，分离度较差415mmol/L0.05%峰形尖较锐，分离度较好555mmol/L0.05%峰形尖较锐，分离度好6105mmol/L0.05
%峰形尖较锐，分离度较好7110mmol/L0.05%峰形尖较锐，分离度较差8510mmol/L0.05%峰形尖较锐，分离度较好91010mmol/L0.05%峰形尖较锐，分离度较差1011mmol/L0.1%峰形尖锐，分离度较差1151mmol/L0.1%峰形尖锐，分离度较好12101mmol/L0.1%峰形尖锐，分离度较差1315mmol/L0.1%峰形尖锐，分离度较好1455mmol/L0.1%峰形尖锐，分离度好15105mmol/L0.1%峰形尖锐，分离度好好16110mmol/L0.1%峰形尖锐，分离度较差17510mmol/L0.1%峰形尖锐，分离度较好181010mmol/L0.1%峰形尖锐，分离度较差1911mmol/L0.1%峰形尖较锐，分离度较差
第48卷总第442期www.gdchem·277·
续表5
序号甲醇浓度/%乙酸铵浓度L-半胱氨酸峰形与分离度
2051mmol/L0.15%峰形尖较锐，分离度较好
21101mmol/L0.15%峰形尖较锐，分离度较差
2215mmol/L0.15%峰形尖较锐，分离度好好
2355mmol/L0.15%峰形尖较锐，分离度好
24105mmol/L0.15%峰形尖较锐，分离度较好
25110mmol/L0.15%峰形尖较锐，分离度较差
26510mmol/L0.15%峰形尖较锐，分离度较好
271010mmol/L0.15%峰形尖较锐，分离度较差
表6流动相流速
Tab.6Flow rate of mobile phase
序号流动相流速/(mL/min)峰形与分离度
10.8峰形偏宽，分离度较差
20.9峰形偏宽，分离度较好
3 1.0峰形尖锐，分离度好
4 1.1峰形尖锐，分离度较好
5 1.2峰形尖锐，分离度较差
表7氧化剂浓度与紫外消解灯
Tab.7Oxidant concentration and UV digestion lamp 序号氧化剂浓度紫外消解灯峰形与峰高
硝酸镁10.1%过硫酸钾关峰形扁平拖尾，峰高很低
20.2%过硫酸钾关峰形扁平拖尾，峰高很低
30.3%过硫酸钾关峰形扁平拖尾，峰高低
40.1%过硫酸钾开峰形偏宽，峰高较高
50.2%过硫酸钾开峰形尖锐，峰高高
60.3%过硫酸钾开峰形尖锐，峰高较高
从表5~7可知：
(1)流动相的比例将直接影响待测组分的分离度和峰形。由数据可得流动相为5%甲醇+5mmol/L乙酸铵+0.1%L-半胱氨酸时，甲基汞和乙基汞的峰形最好，分离度最好。
(2)流动相的流速将影响每一个样品的分析时间，同时影响待测组分的峰形和分离度。由数据可得流动相流速分别1.0mL/min 时，甲基汞和乙基汞的峰形最好，分离度最好。
(3)氧化剂和紫外消解灯的作用是把有机汞转化为无机汞。由数据可得，以0.2%过硫酸钾，加上紫外消解灯是，转化效果最好，表现为峰形最好，仪器信号值高。
按以上确定仪器条件，分析不同提取方式的样品，以样品加标回收试验作为参考，判断样品的提取效果；
第一组：提取剂的体积和浓度；
第二组：提取温度和提取时间；
实验结果如下表8~9所示：
表8提取剂的体积和浓度陕西公众信息网
Tab.8Volume and concentration of extractant 序号体积/mL浓度样品加标回收率/%
11010%硝酸45.2
山西省经济委员会
21510%硝酸62.9
32010%硝酸75.5
42510%硝酸78.1
51015%硝酸51.5
61515%硝酸66.6
72015%硝酸78.7
82515%硝酸80.8
91020%硝酸61.2
101520%硝酸82.3
112020%硝酸96.7
122520%硝酸97.4
续表8
序号体积/mL浓度样品加标回收率/%
131025%硝酸46.6
141525%硝酸62.2
152025%硝酸74.8
162525%硝酸76.5
171030%硝酸40.6
181530%硝酸55.4
192030%硝酸62.8
202530%硝酸65.1
211035%硝酸32.6
221535%硝酸41.9
232035%硝酸46.5
242535%硝酸51.8
表9提取剂的温度和时间
Tab.9Temperature and time of extractant
序号温度/℃时间/h样品加标回收率/%
10~100.576.4
20~10 1.094.5
30~10 1.596.6
40~10 2.091.9
510~250.554.5
610~25 1.081.8
710~25 1.577.8
810~25 2.064.3
925~350.532.1
1025~35 1.056.8
1125~35 1.548.9
1225~35 2.045.4
从表8~9可知：
(1)提取剂太少，将可能导致提取不完全，提取剂太多，将可能导致稀释样品的含量。提取剂浓度过低，将导致样品中的甲基汞和乙基汞无法溶解出来，提取剂浓度过高，将导致样品中甲基汞和乙基汞被氧化变成无机汞。由数据可得，用20mL的20%硝酸溶液提取样品加标回收率最好，效果最好。
(2)提取温度过高，可能样品中的甲基汞和乙基汞提取到提取剂中后因为挥发而损失。提取时间过长将延长实验周期导则效率下降。由数据可得，0~10℃提取样品加标回收率最好，效果最好，提取1.0h后样品已经提取完全。
5小结
综上所述，土壤中甲基汞和乙基汞的测定按以下条件进行：谱柱：C18柱，150mm×4.6mm×5μm
柱温：30℃
流动相：5%甲醇+5mmol/L乙酸铵+0.1%L-半胱氨酸
流动相流速：1.0mL/min
进样体积：100μL
氧化剂浓度：0.2%过硫酸钾
紫外消解灯
原子化器高度：8mm
灯电流：30mA
负高压：300V
载气流量：400mL/min
屏蔽气流量：800mL/min
载流浓度：10%硝酸
还原剂浓度：0.5%氢氧化钾-2.0%硼氢化钾
样品提取方式：称取5.00g样品于离心管中，加入20%硝酸溶液20mL，于0~10℃水浴超声提取1.0h，然后于0~10℃冷冻的条件下以8000r/min的转速离心5min，取5mL上清液，保证样品溶液于常温的状态下滴加氨水至溶液至pH为6~8，用流动相定容至10mL，过0.45μm滤膜，上机测定。
6方法验证
6.1标准曲线与线性
由表10可得甲基汞标准曲线回归方程为S=1032.834×C-16.911，相关系数为r=0.9999；乙基汞标准曲
线回归方程为S=721.571×C-19.146，相关系数为r=0.9998；结果符合检测要求。
表10标准曲线
Tab.10Standard curve
甲基汞浓度/(μg/L)峰面积乙基汞浓度/(μg/L)峰面积11010.591704.94
22024.9621409.85
33091.5232112.54
44102.7342869.84
55161.2453611.52 6.2检出限
以30分钟基线的信噪比计算检出限，得到仪器检出限为甲基汞：0.125μg/L；乙基汞：0.250μg/L。按取5.0g样品，加入20mL 提取剂，然后稀释2倍计算，回算得到方法检出限为甲基汞：0.001 mg/kg；乙基汞：0.002mg/kg；结果符合检测要求。
6.3仪器稳定性
表11仪器稳定性
Tab.11Instrument stability
次数1μg/L甲基汞3μg/L甲基汞5μg/L甲基汞1μg/L乙基汞3μg/L乙基汞5μg/L乙基汞1 1.011 2.977 5.125 1.009 3.064 4.991 20.994 2.984 5.425 1.084 3.261 4.895
3 1.025 3.182 5.052 1.02
4 2.741 5.152
4 1.003 3.04
5 5.0610.998 2.89
6 5.116
5 1.048 3.06
6 5.0940.984 3.152 5.084
6 1.091 3.028 5.0230.956 3.225 5.096 70.981 2.984 5.004 1.085 3.288 5.027
由表11可得1μg/L甲基汞、3μg/L甲基汞、5μg/L甲基汞、1μg/L乙基汞、3μg/L乙基汞、5μg/L乙基汞7次的相对标准偏差分别为：3.66%、2.37%、2.81%、4.79%、6.62%和1.73%；结果符合检测要求。
6.4样品加标回收试验
表12样品加标回收试验回收率
Tab.12Recovery rate of standard addition recovery test
次数甲基汞低浓度/%甲基汞中浓度/%甲基汞高浓度/%乙基汞低浓度/%乙基汞中浓度/%乙基汞高浓度/% 193.6103.5107.598.7109.6104.4 292.0108.592.392.296.792.3 3103.093.798.3102.8101.2100.4 497.1102.590.0104.997.794.7 591.793.996.297.795.4106.5 6100.0108.9107.798.695.0106.0 7109.091.097.894.0109.699.0
由表12可得甲基汞低浓度加标、甲基汞中浓度加标、甲基汞高浓度加标、乙基汞低浓度加标、乙基汞中浓度加标、高基汞低浓度加标的回收率均在90%~110%之间；结果符合检测要求。
6.5方法重复性
表13方法重复性结果
Tab.13Methods repetitive results were obtained一本珍贵的书
工商红盾论坛次数甲基汞低浓度
/(mg/kg)
甲基汞中浓度
/(mg/kg)
甲基汞高浓度
/(mg/kg)
乙基汞低浓度
/(mg/kg)
乙基汞中浓度
/(mg/kg)
乙基汞高浓度
/(mg/kg)
10.01020.2040.8410.01040.2120.854 20.01250.2090.8310.01000.2250.831 30.01120.2110.8360.01030.2090.829 40.01090.2240.8460.01080.2130.846 50.01170.1990.8250.01180.2210.825 60.01140.2160.8190.01210.2180.851 70.01230.2170.8080.01080.2160.841
由表13可得甲基汞低浓度7次的RSD值、甲基汞中浓度7次的RSD值、甲基汞高浓度7次的RSD值、乙基汞低浓度7次的RSD值、乙基汞中浓度7次的RSD值、高基汞低浓度7次的RSD值分别为6.96%、3.98%、1.59%、7.20%、2.56%和1.36%；
结果符合检测要求。
7结论
该条件下，进行土壤中甲基汞和乙基汞的测定时，该方法符合检测要求。
红外线测速仪
参考文献
[1]DB22∕T1586-2012，农田土壤中甲基汞、乙基汞的测定高效液相谱-电感耦合等离子体质谱联用法[S]．
(本文文献格式：伍伟超，李梅．土壤中甲基汞和乙基汞的测定液相谱-原子荧光联用法[J]．广东化工，2021，48(8)：275-278)
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