微波萃取液相色谱—电感耦合等离子体质谱联用测定水产品中甲基汞、乙基汞和无机汞

王贤波　 刘军波　 余霞奎等

摘要 [目的]研究水产品中甲基汞、乙基汞和无机汞的检测方法。[方法]采用Hypersil gold 150×4.6 mm色譜柱进行HPLC分离条件优化，用含Li、Co、In、U各1 μg/L的调谐液进行ICPMS参数优化，对样品进行微波萃取。[结果]采用盐酸微波萃取样品，C18柱（150×4.6 mm）分离，流动相为5%甲醇-0.06 mol/L乙酸铵-1 g/L半胱氨酸。甲基汞、乙基汞的线性范围均为0.5～100.0 μg/L，检出限分别为0.2、0.3 μg/L；无机汞线性范围均为0.5～20.0 μg/L，检出限为0.2 μg/L。不同浓度下甲基汞、乙基汞、无机汞的加标回收率分别为89%～98%、82%～89%、86%～96%。鱼肉标准物质（GBW10029）中汞形态的测定均值在标准值范围内。 [结论]该方法前处理简便、精密度高、准确性好，适用于水产品中汞化合物的形态分析。

关键词 微波萃取；液相色谱-电感耦合等离子体质谱；甲基汞；乙基汞；无机汞

中图分类号 S181.3 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2014）08-02438-03

Simultaneous Determination of the Content of Methyl Mercury，Ethyl Mercury and Inorganic Mercury in Microwave Extraction of Aquatic Products by HPLCICPMS

WANG Xianbo et al （Laboratorial Center， Hangzhou Institute of Agricultural Sciences， Hangzhou， Zhejiang 310024）

Abstract [Objective] To observe the detection method of methyl mercury（MMC）， ethyl mercury（EMC） and inorganic mercury（MC） in aquatic products. [Method] Using Hypersil gold 150 × 4.6 mm chromatographic column for optimization of HPLC separation conditions， The ICPMS parameter optimization using tuned liquid containing Li， Co， In， U 1 μg/L， The samples were extracted by microwave. [Result] The sample was extracted with hydrochloric acid and separated on a C18 chromatographic column（150 × 4.6 mm） using 5% methanol0.06 mol/L ammonium acetate1 g/L cysteine as mobile phase. The linear ranges for methyl mercury and ethyl mercury were all between 0 and 100 μg/L with the detection limits 0.2 μg/L and 0.3 μg/L. The linear ranges for inorganic mercury was 0 and 20 μg/L with the detection limits 0.2 μg/L. The spiked recoveries for different concentrations of mercury compounds were in the range of 89%98% for MMC， 82%-89% for EMC and 86%96% for MC. The method was applied in the determination of mercury speciations in fish reference material（GBW 10029） and the analytical result was in the scope of standard value. [Conclusion] The results indicated that the method had a simple pretreatment procedure， good accuracy and precision， and was suitable for the determination of mercury speciations in aquatic products.

Key words Microwave extraction； HPLCICPMS； Methyl mercury； Ethyl mercury； Inorganic mercury

汞是对人类和高等生物最具危害的元素之一，有机汞化合物在农业中常用作杀虫剂和杀菌剂，无机汞通过生物甲基化作用生成毒性更强的甲基汞，从而被动植物吸收，并通过食物链的富集作用进入人体，其富集倍数可高达106～107[1]。汞化合物的毒性依赖于其浓度及化学形态，烷基汞的毒性比芳基汞和无机汞大，甲基汞是毒性最强的汞化合物之一[2]。鉴于不同形态汞化合物的毒性差异，采用高灵敏度的形态分析方法测定环境样品和生物样品中汞的含量非常必要[3]。

目前测定汞形态的方法很多。最早的方法标准为气相色谱法[4]，但该方法存在前处理繁琐，需要对样品进行多步萃取和净化以减少基体干扰，巯基棉回收率不稳定，进样过程中需要定期往色谱柱内注入二氯化汞苯饱和溶液对色谱柱进行“钝化”， 以保证峰的重现性等问题。液相色谱[5] 、气相色谱与光谱技术联用也被用于分析汞化合物[6-9]。高效液相色谱以其前处理简单、适用性强，可与原子吸收（AAS） 、原子荧光（AFS）、电感耦合等离子质谱（ICPMS）、电感耦合等离子光谱（ICPAES）等多种技术联用而广泛应用于汞形态分析[10-11]。笔者采用盐酸微波提取水产品中的汞，以半胱氨酸取代剧毒管制试剂巯基乙醇为络合剂，采用微波萃取液相色谱-电感耦合等离子体质谱（HPLC ICPMS）联用技术对其中的甲基汞、乙基汞、无机汞的含量进行了研究。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料與试剂。包括色谱柱（Thermo Hypersil gold 150×4.6 mm）、盐酸、氨水（优级纯）、甲醇（色谱纯）、半胱氨酸（生化试剂）、乙酸铵（分析纯）、汞标准溶液为甲基汞（MMC）GSB 0715032002，浓度为10 mg/L；乙基汞（EMC）GSB 0715042002，浓度为10 mg/L；无机汞（MC）GSB0712742000，浓度为100 mg/L，鱼肉标准物质GBW10029，均购于国家标准物质中心。

1.1.2 主要仪器。包括电感耦合等离子体质谱（Thermo X Series 2）、高效液相色谱（戴安 UltiMate3000）、微波萃取仪（CEM Explorer）、离心机3-30K（德国 Sigma）、纯水仪（Millipore MilliQ）、电子天平（METTLER公司）。

1.2 方法

1.2.1 标准溶液配制。分别取一定量甲基汞、乙基汞、无机汞，用超纯水稀释定容，配成1 mg/L的混合标准溶液，所配溶液均储存于4 ℃的冰箱中。汞标准工作液由1 mg/L混合标准溶液用流动相与2%盐酸按1∶1逐级稀释而成， 使用时现配。

1.2.2 ICPMS参数优化。配制含Li、Co、In、U各1 μg/L的调谐液，运行仪器，将溶液进样管插入到调谐液中，并调节炬箱水平（minorhorizontal）、垂直位置（minorvertical）以及雾化器流速（majornebuliser）等几个参数设置，通过观察Li、Co、In、U四元素的信号强度的大小，使仪器灵敏度达到最佳。

1.2.3 HPLC分离条件优化。分别配制含0.06 mol/L乙酸铵、1 g/L半胱氨酸的5%甲醇水溶液，含0.06 mol/L乙酸铵、1g/L 2-巯基乙醇的5%甲醇水溶液作为流动相。采用热电公司Hypersil gold 150×4.6 mm色谱柱，柱温30 ℃，流速1 ml/min。用超纯水配制含有甲基汞、乙基汞、无机汞的混合溶液，浓度均为1 μg/L，进样量100 μl，等流速洗脱。

1.2.4 微波萃取条件。取0.50 g样品，加入10 ml 5 mol/L盐酸，在80 ℃、微波功率800 W条件下微波萃取10 min。8 000 rpm离心10 min，收集上清液，用氨水调节pH至7左右，用去离子水稀释定容至25 ml，0.45 μm滤膜过滤后上机测定。

2 结果与分析

2.1 电感耦合等离子质谱（ICPMS）参数 通过调节仪器的各项参数，得到ICPMS仪器工作条件分别为射频功率1 400 W、排废液泵速30 rpm、雾化器旋流雾室、雾化器流量0.92 L/min、冷却气流量13.0 L/min、辅助气流量0.80 L/min、采样深度150步、模拟电压1 800 V、脉冲电压2 920 V、驻留时间0.4 s。为了消除锥口的碳沉积，需要降低雾室的温度，同时流动相中含有大量的水，为防止雾化室结冰又不宜使用过低的温度，所以该试验中使用2 ℃，该温度既可以减少进入ICPMS的有机试剂总量，又不会导致雾化室结冰。

2.2 HPLC分离条件 当采用5%甲醇、0.06 mol/L乙酸铵、1 g/L 2巯基乙醇为流动相时，3种汞化合物能完全分离（图1a），但分离时间长，需要32 min，且2巯基乙醇属剧毒管制试剂，气味难闻；当采用5%甲醇、0.06 mol/L乙酸铵、1 g/L半胱氨酸为流动相时，3种汞化合物在8 min内能完全分离（图1b），且半胱氨酸无毒无害，故此试验选用半胱氨酸为络合剂。

图1 以2-巯基乙醇（a）和半胱氨酸（b）为络合剂的3种汞形态分离质谱图

2.3 线性范围、检出限试验 配制一系列3种汞化合物的混合标准溶液，质量浓度分别为0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、100.0 μg/L，在优化试验条件下进行线性范围试验，以浓度为横坐标，峰面积为纵坐标绘制标准曲线。以3倍基线噪声测定3种汞形态的检出限（S/N=3），结果（表1）发现，甲基汞、乙基汞在0.5～100.0 μg/L范围内有良好的线性，检出限分别为0.2、0.3 μg/L；无机汞在0.5～20.0 μg/L范围内有良好的线性，检出限为0.2 μg/L，无机汞在100.0 μg/L时测定值偏低，这可能与无机汞不太稳定有关。

2.4 精密度试验 配制质量浓度为10 μg/L甲基汞、乙基汞、无机汞3种汞化合物混合溶液，在同一日内多次重复进样，利用标准曲线计算测得的浓度，以测得的浓度计算相对标准偏差（RSD）。由表2可见，甲基汞、乙基汞、无机汞在同一日内具有良好的稳定性，其RSD均小于5%。由于天然水产品中很难找到3种汞化合物均存在的样品，因此模拟制备3个浓度的样品，平行测定其汞化合物含量，计算相对标准偏差（RSD）（表3）发现，模拟样品低、中、高3个浓度均具有良好的精密度，RSD均小于5%。

2.5 加标回收率 分别向鲫鱼样品中加入3种不同浓度汞化合物，测定3种汞化合物的加标回收率，由表4可见，不同加标浓度的回收率分别为甲基汞89%～98%、乙基汞82%～89%、无机汞86%～96%。

2.6 标准物质测定 用HPLCICPMS对鱼肉标准物质（GBW10029）进行汞化合物测定。由图2可知，鱼肉标准物质中主要为甲基汞，鱼肉标准物质测定均值为838.3 μg/kg，参考值为840±30 μg/kg，可见试验结果在标准范围内。

3 结论与讨论

采用HPLCICPMS测定水产品中的甲基汞、乙基汞和无机汞，对试验条件进行了优化，用半胱氨酸取代剧毒管制试剂巯基乙醇且分析时间缩短。汞化合物各形态的相对标准偏差（RSD）均小于5%，该方法前处理简单、精密度高、准确性好，适用于水产品中汞形态的测定。

用PEEK管连接色谱柱和雾化室，由于使用C18反相柱时，色谱流动相中需加入有机溶剂，但高有机负载可能导致ICPMS分析信号的不稳定，尤其是甲醇分解所产生的碳粉可能导致ICPMS锥口的堵塞，所以选用含碳量较少的甲醇，而不使用乙腈，且甲醇使用浓度仅为5%（V/V）。另外，在流动相中加入少量乙酸铵以改善峰形，加入1 g/L半胱氨酸以确保Hg的洗脱效率，同时可以较好地消除离子型Hg的记忆效应[12]。3种形态的汞在反相色谱中出峰顺序依次为甲基汞、乙基汞、无机汞。

参考文献

[1]

吕超，刘丽萍，董慧茹，等.盐酸提取-液相色谱-原子荧光联用技术检测水产品中甲基汞等汞化合物[J].分析试验室，2010，29（2）：64-68.

[2] 商立海， 冯新斌，阎海鱼，等.环境样品中甲基汞的分析方法综述[J].地球与环境， 2004， 32（1）： 17-22.

[3] 邓小红.环境中汞的形态分析[J].渝西学院学报，2003，2（3）： 42-45.

[4] 朱霞萍，张勇，汪模辉，等.毛细管气相色谱法测定生物样品中痕量甲基汞[J].理化检验： 化學分册， 2006， 42（5）：344-346.

[5] 卢瑞宏.高效液相色谱有机汞形态分析[J].广东化工， 2006， 33（3）：41-42.

[6] 梁淑轩， 庞秀言，孙汉文.超短柱气相色谱与原子吸收联用技术的优化及其在甲基汞形态分析中的应用[J].中国卫生检验杂志， 2002， 12（3）：262-263.

[7] 史建波，廖春阳，王亚伟，等.气相色谱和原子荧光联用测定生物和沉积物样品中甲基[J].光谱学与光谱分析，2006，26（2）：336-339.

[8] 朱霞萍，汪模辉，倪师军，等.固相微萃取-原子荧光测定鱼样品中痕量甲基汞[J].分析试验室， 2006，25（9）：49-52.

[9] 阎海鱼，冯新斌， LIANG L，等. GCCVAFS法测定鱼体内甲基汞的分析方法研究[J].分析测试学报， 2005，24（6）：78-80.

[10] 墨淑敏，梁立娜，蔡亚歧，等.高效液相色谱与原子荧光光谱联用分析汞化合物形态的研究[J].分析化学， 2006，34（4）：493-496.

[11] YU L P.Cloud point extract on preconcentration prior to high-performance liquid chrom atography coupled with cold vapor generation atomic fluorescence spectrometry for speciation analysis of mercury in fish samples[J].J Agric Food Chem， 2005， 53（25）：9656-9662.

[12] 王征，游飞明，邱秀玉，等.HPLCICPMS法测定水样中的甲基汞、乙基汞和无机汞[J].福建分析测试， 2009，18（1）：28-31.