吹扫捕集/气相色谱-冷原子荧光光谱法测定水质、土壤中的烷基汞
本方法适用于地表水、地下水、生活污水、工业废水，浸出液和海水中烷基汞的测定。经验证得出，当水样取样量为40mL时，检出限为0.02 ng/L，测定下限为 0.08 ng/L；当取样量为1 mL时，检出限为0.25 ng/L，测定下限为 1.0 ng/L；土样取样量为0.5g时检出限为100 ng/L，测定下限为400 ng/L。
1、原理
样品中的甲基汞经四丙基硼化钠(或四乙基硼化钠)衍生，生成挥发性的甲基丙基汞（或甲基乙基汞），乙基汞经四丙基硼化钠衍生，生成挥发性的乙基丙基汞，吹扫后被Tenax 管捕集，热脱附出来的组分经气相色谱分离，再高温裂解为汞蒸气，用冷原子荧光检测器检测。通过样品色谱峰的保留时间和标准品进行比对定性，通过峰高或峰面积进行定量。
2、干扰
2.1 氯离子、硫化物、水溶性有机质（DOM）等对烷基汞的测定有负干扰，对样品进行稀释后进行测试减小干扰。
2.2 水样被油类污染时，水样中的有机小分子会与烷基汞衍生物一起吹扫吸附于捕集管，加热脱附后会对原 子荧光信号产生淬灭效应，应稀释后再进行测试。
2.3水样中Hg2+浓度高于440 ng/L 时对烷基汞测定产生正干扰，应稀释后再进行测试。
3、设备和仪器
3.1 Brooks Rand MERX全自动烷基汞分析仪
3.2分析天平，精确到0.1mg（品牌：Metterler Toledo，型号为TES1310或同等性能的仪器）
3.3 采样瓶500 mL或1L具螺口的塑料瓶、玻璃瓶或氟化瓶
3.4 吹扫捕集装置：原位吹扫捕集，捕集管填装有聚2,6-二苯基-对苯醚（Tenax）吸附剂，粒径为150 μm～
180 μm。具备流量控制器。
3.5气相色谱：可控温。
3.6 色谱柱 填充柱：填料为OV-3，柱长340 mm,内径1.59 mm，或其他等效色谱柱
3.7 裂解装置：裂解温度为700 ℃～900 ℃
3.8 冷原子荧光检测器
3.9 移液器：最大量程分别为100 μL，200 μL，1000 μL，5000 μL
3.10 过滤装置：带0.45 μm 孔径水系微孔滤膜和配套的过滤装置
3.11 进样瓶：40 mL 棕色玻璃瓶，带特氟龙涂层密封垫的螺旋盖
4、试剂
4.1 盐酸：ρ（HCl）=1.19 g/mL，优级纯
4.2硫酸：ρ（H2SO4）=1.84 g/mL，优级纯
4.3甲醇（CH3OH），优级纯
4. 4超纯水
4.5冰醋酸（CH3COOH）
4. 6氢氧化钾（KOH）
4. 7醋酸钠（CH3COONa）
4. 8五水硫酸铜（CuSO4·5H2O）
4. 9四氢呋喃：色谱级
4. 10盐酸醋酸混合溶液：50 mL 容量瓶中，加入250 μL冰醋酸及100 μL盐酸，用水稀释至标线
4.11盐酸溶液2 mol/L：量取盐酸（ω=36%~38%）166 mL, 用超纯水稀释至1L.。
4.12盐酸溶液1 mol/L：量取盐酸溶液（2 mol/L）125mL, 用超纯水稀释至250mL。
4.13氢氧化钠溶液5 mol/L：称取50g氢氧化钠（分析纯），溶于适量超纯水中，搅拌，冷却后用超纯水定容至250ml。
4.14解析液（2 mol/L NaCl + 1 mol/L HCl）：称量11.69g NaCl，用100mL 1 mol/L HCl溶解.
4.15氢氧化钾溶液：ρ（KOH）=20 g/L，称取2.0 g 氢氧化钾，溶于100 mL 水中，混匀，贮于具螺口的塑料瓶或玻璃瓶中。
4.16醋酸-醋酸钠缓冲溶液：c(CH3COOH-CH3COONa)=2 mol/L，称取16.4g无水醋酸钠或27.2g三水醋酸钠,加入到11.8mL优级纯的冰乙酸中,用超纯水定容到100mL, 得到2 mol/L的醋酸钠缓冲液。
4.17饱和硫酸铜溶液，称取50g五水硫酸铜，溶于100 mL 水中，混匀，存放于塑料试剂瓶中，使用时取上层溶液
4.18衍生化试剂
化合物名称 Chemical name | CAS号 CAS No. | 纯度 Pure％ | 品牌 Brand |
四乙基硼化钠 Sodium tetraethyl boride | 15523-24-7 | 99 | Sigma-Aldrich |
四丙基硼化钠 | - | 99 |
Brooks Rand MERX
|
4.19四丙基硼化钠溶液：ρ[NaB(C3H7)4]=10 g/L。
溶解1.0 g 四丙基硼化钠于100 mL 预先冷却至0℃～4℃的氢氧化钾溶液中，摇匀，快速分装于多个1.5 mL 带密封垫的螺口玻璃瓶中，于-18℃±2 ℃冷冻,可保存6 个月。临用时，取一小瓶试剂，待瓶内冰块融化约一半时使用。
4.20四乙基硼化钠溶液：ρ[NaB(C2H6)4]=10g/L。
用1mL四氢呋喃溶解1g四乙基硼化钠，加入到预先冷却至0℃～4 ℃的氢氧化钾溶液中，摇匀，快速分装于多个1.5 mL 带密封垫的螺口玻璃瓶中，于-18℃±2 ℃冷冻,可保存6 个月。临用时，取一小瓶试剂，待瓶内冰块融化约一半时使用。
注：四乙基硼化钠与四丙基硼化钠在空气中迅速吸潮，甚至会发生自燃, 所以每次配制时应两人配合迅速完成，使其与空气接触的时间尽量短暂。
5、 标准物质及曲线配制
No
|
标准物质
Standard substance
|
CAS号
CAS No.
|
纯度
Pure/ ％
|
品牌
Brand
|
1
|
氯化甲基汞
Methylmercury-chloride
|
115-09-3
|
99.5％
|
Chem Service或同等级别
|
2
|
氯化乙基汞
Ethylmercury-chloride
|
107-27-7
|
99.5％
|
Chem Service或同等级别
|
5.1甲基汞乙基汞标准混合溶液1000 mg/L
购买市售有证标准溶液（易溶于水），开封后于4℃下冷藏、避光、密封可保存12个月。
5.2甲基汞乙基汞标准混合溶液100 mg/L
移取1mL甲基汞乙基汞标准混合溶液1000 mg/L于10mL容量瓶中，用甲醇稀释至标线。于4℃下冷藏、避光可保存8个月。
5.3 甲基汞乙基汞标准混合溶液1.00 mg/L
移取100μL甲基汞乙基汞标准混合溶液100 mg/L于10mL容量瓶中，用甲醇稀释至标线。于4℃下冷藏、避光、密封可保存8个月。
5.4 混合标准使用溶液Ⅰ：ρ（CH3Hg+）=10.0 μg/L；ρ（C2H5Hg+）=10.0 μg/L
移取100μL甲基汞乙基汞标准混合溶液1.00 mg/L于10 mL 容量瓶中，用盐酸醋酸溶液稀释至标线。于4℃下冷藏、避光可保存1个月。
5.5 混合标准使用溶液Ⅱ：ρ（CH3Hg+）=1.00 μg/L；ρ（C2H5Hg+）=1.00 μg/L
移取1.00 mL 甲基汞和乙基汞混合标准使用溶液Ⅰ于10 mL 容量瓶中，用盐酸醋酸溶液稀释至标线。于4℃下冷藏、避光可保存1个月。
5.6混合标准使用溶液Ⅲ：ρ（CH3Hg+）=0.10 μg/L；ρ（C2H5Hg+）=0.10 μg/L移取1.00 mL 混合标准使用溶液Ⅱ 于10 mL 容量瓶中，用盐酸醋酸溶液稀释至标线。于4℃下冷藏，避光可保存1周。
5.7混合标准使用溶液Ⅳ：ρ（CH3Hg+）=0.10 μg/L；ρ（C2H5Hg+）=0.01 μg/L移取1.00 mL 混合标准使用溶液Ⅲ 于10 mL 容量瓶中，用盐酸醋酸溶液稀释至标线。于4℃下冷藏、避光可保存1周。
5.8 标准曲线配制
在进样瓶中预先加入30 mL 水和300 μL 醋酸-醋酸钠缓冲溶液，用移液器分别移取50 μL、100 μL 的混合标准使用液Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ注入其中，配制成目标化合物含量分别为0.5pg，1pg，5pg，10pg，50pg，100pg，500pg，1000pg的八个浓度点的标准系列，分别在每个进样瓶中加入50 μL 四乙基硼化钠（四丙基硼化钠）溶液，用超纯水加满进样瓶立即密闭进样瓶，轻振摇匀，反应10min 后测定。
6、样品制备步骤
6.1水样前处理
6.1.1当样品为清洁水样时，用2 mol/L的盐酸或者2%的koH溶液调节pH为6-8，取均匀水样40mL于进样瓶中，（样品中有悬浮物，需要用0.45μm 孔径水系微孔滤膜过滤），加入300μL醋酸钠缓冲溶液，加入50μL四乙基硼化钠（四丙基硼化钠）溶液，用超纯水加满进样瓶，盖上盖子倒置摇匀。衍生10min后上机测试。
6.1.2当样品为浸出液，废水，污水或海水时，用2 mol/L的盐酸或者2%的koH溶液调节pH为6-8，用0.45μm 孔径水系微孔滤膜过滤水样，在进样瓶中预先加入35mL超纯水，取1mL均匀水样加入到进样瓶中，加入300μL醋酸钠缓冲溶液，加入50μL四乙基硼化钠（四丙基硼化钠）溶液，用超纯水加满进样瓶，盖上盖子倒置摇匀。衍生10min后上机测试。
6.1.3当样品中存在氯离子、硫化物、水溶性有机质、油类污染或者Hg2+浓度高于440 ng/L 时应稀释后再进行处理与上机分析。
6.2样品加标实验
取均匀水样40mL于进样瓶中，加入300μL醋酸钠缓冲溶液，加入100μL浓度为1.0 μg/L的混合标准使用溶液Ⅱ，加入50μL四乙基硼化钠（四丙基硼化钠）溶液，用超纯水加满进样瓶，盖上盖子倒置摇匀。衍生10min后上机测试。
6.3 土样前处理
取土壤样品0.5g，缓慢加入1mol/l盐酸溶液并不断震摇直到没有气泡产生（约10mL左右），继续加入1mL饱和硫酸铜溶液。震摇提取30min，用5mol/l的氢氧化钠溶液或者1mol/l盐酸溶液调解pH到3-4，用超纯水加至约满瓶，离心移取上清液到另一40mL进样瓶中，接巯基棉管和固相萃取装置，让水样以1-2mL/min的流速流经巯基棉管， 待吸附完毕，加入4.0mL解析液以1~2滴每秒的速度将巯基棉上吸附的烷基汞洗脱到10mL的具塞离心管中，移取100μl解析液到一预先加入35mL纯水的40mL进样瓶中，加入0.3mL醋酸钠缓冲溶液，加入50μl丙基化衍生试剂，用超纯水加满瓶子摇匀，衍生20min，上机测试。
7、仪器设置
方法名称 | 乙基化 | 丙基化 |
仪器 | Brooks Rand MERX全自动烷基汞分析仪 |
运行时间（min） | 5 | 10 |
红外加热时间（s） | 9.9 | 9.9 |
红外冷却时间（min） | 3 | 3 |
起始保留时间（min） | 1 | 甲基汞 | 乙基汞 |
1.5 | 4 |
结束保留时间（min） | 2 | 2.5 | 5 |
干燥时间（min） | 3 | 5 |
吹扫时间（min） | 5 | 9 |
光电倍增管电压（PMT） | 700 | 700 |
气相色谱柱温度gc TEMP(℃) | 36 | 44 |
色谱柱 |
填充柱:填料为OV-3,柱长340 mm,内径1.59 mm,或其他等效色谱柱。
|
载气 | 氮气、氩气 |
氮气吹扫压力（mm） | 50 |
氮气干燥压力（mm） | 40 |
氩气压力（mm） | 30-35 |
8、校准
8.1标准曲线的建立
按照仪器参考分析条件，由低含量到高含量依次进行测定，以标准系列溶液中甲基汞或乙基汞含量（pg） 为横坐标，以其对应的峰高或峰面积为纵坐标，建立校准曲线。
8.2标准色谱图
乙基化谱图
1——汞原子，2——甲基汞,3——乙基汞与二价汞
丙基化谱图
1—汞原子，2——甲基汞，3——乙基汞,4——二价汞
8.3结果计算
水样中烷基汞的质量浓度（ng/L）按公式（1）计算：
ρi =m1/V1*f （1）
其中：ρi—样品中目标化合物的浓度，ng/L；
m1——由校准曲线计算得到的目标化合物的含量，pg；
V1——试样进样体积，mL；
f——稀释倍数。
土样中烷基汞的质量浓度（ng/kg）按公式（2）计算：
ρi =m1/V1*V2 /m2*f （2）
其中：ρi—样品中目标化合物的浓度，ng/kg；
m1——由校准曲线计算得到的目标化合物的含量，pg；
V1——试样进样体积，mL；
V2——样品定容体积，mL；
m2——样品取样质量，g；
f——稀释倍数。
应助达人
仪器信息网“仪友会”招募令
科学仪器品牌联合“仪器心得”征文活动
【生活中的仪器检测】有奖征文
LC-MS实验瓶颈的突破与优化
