徐冬梅，陳 晉，王 鑫

(安徽省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，安徽 合肥 230071)

0 引 言

汞作為具有持久性、生物體富集性的毒性物質(zhì)之一，被認(rèn)為是全球性的重要污染物。在我國(guó)，汞被列入《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》第一類(lèi)重點(diǎn)防控重金屬中。汞化合物的毒性取決于其濃度及不同的化學(xué)形態(tài)，汞在環(huán)境中主要以元素汞、無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞的形態(tài)存在，有機(jī)汞的毒性遠(yuǎn)大于元素汞和無(wú)機(jī)汞，有機(jī)汞主要有甲基汞、乙基汞和苯基汞等[1-2]。因此，對(duì)于汞的形態(tài)分析，尤其是烷基汞中甲基汞、乙基汞的研究日益受到關(guān)注[3-12]。

在烷基汞分析過(guò)程中，提取和分離有機(jī)汞化合物是最關(guān)鍵的步驟之一。常用的提取方法主要有酸消解、堿消解、超臨界流體萃取、固相萃取和微波輔助萃取等，其中酸性消解法應(yīng)用較多，但酸性消解法步驟繁瑣，包括萃取、離心、反萃取，操作難度較大，需要使用毒性較大的二氯甲烷試劑[13-15]。堿性消解法是在氫氧化鉀-甲醇?jí)A性介質(zhì)中，通過(guò)水浴振蕩，再經(jīng)離心分離提取烷基汞。超聲提取由于其特有的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)，具有快速、高效、價(jià)廉等特點(diǎn)，適合批量樣品分析，被廣泛用于藥物、食品、環(huán)境等領(lǐng)域[16-18]。

本文比較了各種提取方法，選擇以氫氧化鉀-甲醇為介質(zhì)，超聲波輔助提取烷基汞（簡(jiǎn)稱(chēng)為超聲堿提法），經(jīng)離心分離、烷基化后，采用吹掃捕集/氣相色譜-冷原子熒光光譜法（PT-GC-AFS）測(cè)量烷基汞。

與前期研究相比，超聲堿提法前處理效果顯著，整個(gè)前處理過(guò)程大大縮減，僅使用了氫氧化鉀和甲醇兩種試劑，且試劑消耗量明顯減少；該法在保證準(zhǔn)確度和精密度的前提下更環(huán)保、高效，非常有應(yīng)用前景，適合批量樣品的高效分析，可以為土壤和沉積物中烷基汞詳查工作提供技術(shù)支撐。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器和試劑

全自動(dòng)烷基汞分析儀（北京普立泰科儀器有限公司，MMA72），冷凍干燥儀，電子天平，超聲波萃取儀（帶溫度控制），渦旋振蕩器，離心機(jī)。

高純氮?dú)?、氬氣（純度?9.999%）。甲基汞和乙基汞標(biāo)準(zhǔn)溶液，市售有證標(biāo)準(zhǔn)溶液；甲基汞和乙基汞標(biāo)準(zhǔn)使用液（1.00 μg/L 和 0.10 μg/L），用超純水將標(biāo)準(zhǔn)貯備液逐級(jí)稀釋至1.00 μg/L和0.10 μg/L。25%氫氧化鉀-甲醇溶液：稱(chēng)取50 g氫氧化鉀（優(yōu)級(jí)純）至200 mL的甲醇（色譜純）中，蓋緊蓋子，超聲溶解20 min至溶液為乳白色。2 mol/L乙酸-乙酸鈉緩沖液：稱(chēng)取16.4 g乙酸鈉（優(yōu)級(jí)純）溶于超純水中，加入11.8 mL無(wú)水乙酸（優(yōu)級(jí)純），用超純水定容至100 mL。1%四丙基硼化鈉溶液（丙基化試劑）：稱(chēng)取2.0 g氫氧化鉀（優(yōu)級(jí)純）至100 mL帶蓋塑料瓶中，加入97 mL超純水，混勻，放入冰箱冷凍（直至出現(xiàn)冰晶）后，迅速加入1.0 g四丙基硼化鈉，搖勻，快速分裝至多個(gè)2 mL玻璃小瓶中，蓋緊蓋子，于-18 ℃避光冷凍保存。臨用時(shí)，取出一小瓶，待瓶?jī)?nèi)冰塊融化約一半時(shí)使用。

1.2 試樣的準(zhǔn)備

對(duì)土壤和沉積物兩種類(lèi)型的樣品進(jìn)行了分析。將采集的新鮮樣品在實(shí)驗(yàn)室中冷凍干燥、破碎、過(guò)0.15 mm（100目）尼龍篩，分裝密封后備用。

1.3 制備及前處理

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1 g樣品（精確到0.1 mg）至15 mL聚丙烯離心管中，準(zhǔn)確加入3.00 mL 25%氫氧化鉀-甲醇溶液，蓋緊蓋子，用渦旋振蕩器混勻，將樣品置于超聲萃取儀中，于50 ℃超聲10 min，快速取出渦旋30 s，繼續(xù)于50 ℃超聲10 min。超聲完成后，取出樣品，冷卻至室溫，準(zhǔn)確加入7.00 mL超純水，混勻，離心（5 000 r/min，5 min），將上清液轉(zhuǎn)移至干凈的新管中，盡快測(cè)定。

1.4 儀器工作條件

使用原位吹掃捕集，填充柱分離，冷原子熒光光譜檢測(cè)，具體儀器條件見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與討論

2.1 定性分析

根據(jù)樣品中目標(biāo)化合物與標(biāo)準(zhǔn)樣品中目標(biāo)化合物的保留時(shí)間定性。圖1（a）、1（b）、1（c）分別為5 pg、500 pg和土壤標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)SQC977-20G的烷基汞色譜圖，由圖可見(jiàn)，在含量為5～500 pg范圍內(nèi)Hg0、甲基汞、乙基汞和Hg2+均能達(dá)到較好的分離效果，土壤標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的色譜圖與標(biāo)樣的色譜圖無(wú)明顯差異，該方法受基質(zhì)影響不明顯。

2.2 校準(zhǔn)曲線的繪制

在60 mL棕色進(jìn)樣瓶中預(yù)先加入30 mL超純水和300 μL乙酸-乙酸鈉緩沖液，再分別加入適量的甲基汞和乙基汞標(biāo)準(zhǔn)使用液（1.00 μg/L和0.10 μg/L），配制成甲基汞、乙基汞的含量為0.00，5.00，10.0，20.0，50.0，100，200，500 pg 標(biāo)準(zhǔn)系列，然后加入50 μL丙基化試劑，迅速蓋緊瓶蓋，混勻，靜置20 min后上機(jī)測(cè)試。按照儀器參考條件，由低含量到高含量依次對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列溶液進(jìn)行測(cè)定，以標(biāo)準(zhǔn)系列溶液中目標(biāo)化合物含量（pg）為橫坐標(biāo)，以其對(duì)應(yīng)的峰高為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。烷基汞的標(biāo)曲參數(shù)見(jiàn)圖2（a）和圖2（b）。由圖可見(jiàn)，在含量為5～500 pg范圍內(nèi)，甲基汞、乙基汞均有較好的響應(yīng)。

圖2 烷基汞標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

2.3 檢出限和測(cè)定下限

采用石英砂作為空白試樣，按照樣品前處理和分析的全部步驟測(cè)定7個(gè)空白樣品，計(jì)算平行測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按照HJ 168—2020中要求計(jì)算檢出限和測(cè)定下限，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。當(dāng)樣品量為0.1 g時(shí)，甲基汞、乙基汞的檢出限分別為0.13 μg/kg和0.09 μg/kg，測(cè)定下限分別為 0.52 μg/kg 和 0.36 μg/kg。

表2 檢出限和測(cè)定下限μg/kg

2.4 精密度

采用超聲堿提-PT-GC-AFS法分別對(duì)3個(gè)不同濃度的兩種類(lèi)型實(shí)際樣品（3個(gè)土壤樣品和3個(gè)沉積物樣品）進(jìn)行了平行測(cè)定，檢驗(yàn)了方法的精密度，結(jié)果見(jiàn)表3。由表可見(jiàn)，甲基汞和乙基汞的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍分別為1.23%～8.47%和3.84%～8.30%，其中土壤中甲基汞和乙基汞的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍分別為1.23%～5.12%和3.84%～7.41%，沉積物中甲基汞和乙基汞的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍分別為2.51%～8.47%和7.96%～8.30%。該方法精密度較高，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在10%以?xún)?nèi)，土壤中目標(biāo)物的測(cè)定精密度略?xún)?yōu)于沉積物，可能是由于沉積物的基體較為復(fù)雜。

表3 方法的精密度

2.5 準(zhǔn)確度

采用超聲堿提-PT-GC-AFS法，對(duì)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)SQC977-20G和沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ERM-CC580進(jìn)行了測(cè)定。每個(gè)樣品平行測(cè)定6次，計(jì)算結(jié)果的平均值、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)誤差，檢驗(yàn)方法的準(zhǔn)確度，具體結(jié)果見(jiàn)表4。土壤和沉積物有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，平行測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.99%～8.63%，均值的相對(duì)誤差為0.4%～4.9%。該方法準(zhǔn)確度高、精密度好，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在10%以?xún)?nèi)，相對(duì)誤差均在5%以?xún)?nèi)。

表4 有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果

2.6 實(shí)際樣品加標(biāo)回收

在實(shí)際樣品中定量加入烷基汞標(biāo)準(zhǔn)使用液，通過(guò)測(cè)定烷基汞的加標(biāo)回收率，考察方法的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性。文章對(duì)不同濃度兩種類(lèi)型的樣品進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)樣品中目標(biāo)化合物的實(shí)際含量加入不同含量的烷基汞，從不同含量水平檢驗(yàn)加標(biāo)實(shí)驗(yàn)的合理性和準(zhǔn)確性，具體結(jié)果見(jiàn)表5。實(shí)際樣品與標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的加標(biāo)回收率范圍分別為92.2%～106%和84.0%～114.6%，加標(biāo)實(shí)驗(yàn)的6次平行測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.46%～8.83%。加標(biāo)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度和精密度均能滿(mǎn)足分析要求。

表5 實(shí)際樣品加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.7 超聲堿提法與酸性消解法、堿性消解法比較

文章比較了超聲堿提法和使用率較高的酸性消解法、堿性消解法3種前處理方法，具體差異見(jiàn)表6。酸性消解法是通過(guò)加入氫鹵酸或有機(jī)酸和絡(luò)合劑將汞的化合物從土壤和沉積物中釋放出來(lái)，形成烷基汞鹵化物，溶解在二氯甲烷或甲苯等其他的有機(jī)溶劑中，再通過(guò)反萃取去除有機(jī)溶劑。酸性消解法步驟繁瑣，包括萃取、離心、反萃取，操作難度較大，耗時(shí)長(zhǎng)，試劑毒性較大，檢出限較高。堿性消解法是利用氫氧化鉀-甲醇對(duì)土壤和沉積物樣品的烷基汞進(jìn)行振蕩萃取，既不破壞原有的C-Hg鍵，又可以避免發(fā)生嚴(yán)重的乳化現(xiàn)象，降低了萃取難度，減少了前處理時(shí)間。超聲提取由于其特有的機(jī)械效應(yīng)和空化效應(yīng)，提取能力強(qiáng)，耗時(shí)少。與傳統(tǒng)改進(jìn)BCR法相比，超聲提取可以將原有的提取時(shí)間由十幾小時(shí)縮短為幾十分鐘，效率提高的同時(shí)提取條件更易控制。超聲堿提法組合使用超聲提取和堿性法，克服了單一方法缺陷，效果更好。堿性消解法和超聲堿提法步驟少，試劑毒性小，精密度好，準(zhǔn)確度高，檢出限低。超聲堿提法前處理效果顯著，不同濃度樣品平行測(cè)定的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均在10%以?xún)?nèi)，標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的測(cè)定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值允許誤差范圍內(nèi)，且相對(duì)誤差均在5%以?xún)?nèi)。當(dāng)取樣量為0.1 g，甲基汞和乙基汞檢出限分別為 0.13 μg/kg和 0.09 μg/kg，甲基汞的檢出限略高于堿性消解法，乙基汞的檢出限與之相近。但整個(gè)前處理過(guò)程大大縮減，用時(shí)僅為堿性消解法的1/7；所用試劑一致，但試劑消耗量卻降為堿性消解法的1/5，相應(yīng)地廢液也顯著減少?？傮w而言，超聲堿提法在保證準(zhǔn)確度和精密度的前提下，更環(huán)保、高效。

表6 3種前處理方法比較1）

3 結(jié)束語(yǔ)

本文建立了超聲堿提-PT-GC-AFS法測(cè)定土壤和沉積物中烷基汞。與使用率較高的酸性消解法、堿性消解法相比較，文中提出的超聲堿提法更高效、環(huán)保。超聲堿提PT-GC-AFS法的檢出限為甲基汞0.13 μg/kg、乙基汞 0.09 μg/kg，實(shí)際樣品平行測(cè)定的精密度范圍為1.23%～8.47%，實(shí)際樣品加標(biāo)回收率范圍為92.2%～106%，土壤和沉積物標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)的測(cè)定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值允許誤差范圍內(nèi)。該方法前處理步驟簡(jiǎn)單、易操作，僅涉及超聲和離心兩個(gè)步驟，整個(gè)前處理過(guò)程僅需0.5 h，試劑毒性小，廢液少。超聲堿提PT-GC-AFS法準(zhǔn)確、快速、高效，可為土壤和沉積物中汞的形態(tài)分析提供高效、有力的技術(shù)支撐。