汞形态

导读 对于从事砷元素形态和汞元素形态分析的小伙伴们来说，更换色谱柱更换流动相是一项令人烦躁的存在，总想一劳永逸。然而，砷元素和汞元素化学形态多、性质差异大，通常需要独立的分离条件才能实现各自准确的定量。定量两个元素多种形态，耗费时间长，仪器运行成本高，员工期盼下班早，有没有解决办法呢？这里有锦囊妙计与您分享。汞好极性攀比，砷喜离子交换自然界中常见的砷形态有亚砷酸（As（Ⅲ））、砷酸（As（Ⅴ））、一甲基砷酸（MMA）、二甲基砷酸（DMA）、砷甜菜碱（AsB）和砷胆碱（AsC）等；常见的汞形态有无机汞(iHg)、甲基汞(MeHg)和乙基汞(EtHg)。对于以上6种形态砷和3种形态汞的定量来说，HPLC-ICPMS联用是常用的分析方法，其中，LC的分离条件是关键。在现有的法规标准和文献资料里，无机汞、甲基汞和乙基汞由于具有比较明显的极性差异，分离方法多选用反相色谱原理为依据；6种形态砷由于具有一定的离子特性，以离子交换的方式来实现对它们的分离是常用的手段。以《中国药典2020版》第四部通则2322为例，形态汞分离选用的是C18柱，而形态砷分离选用的是阴离子交换色谱柱。实验希望降成本，人员期盼提效率受限于形态砷和形态汞的液相色谱分离通常需要不同的色谱柱和不同的流动相，当需要定量分析两种元素的形态时，往往需要分别测试。抛开色谱柱的消耗更换以及流动相的区别配制不说，实验耗费时间常常是最受每一位实验人员关注的，既影响了仪器运行成本，也降低了分析效率。质谱定量原省气，液相分离更省时如果在HPLC的分离部分能够实现同时对6种形态砷和3种形态汞的分离，那么分析效率和运行成本将会得到有效改善。方案选用岛津LC-20Ai高效液相色谱仪和ICPMS-2030系列电感耦合等离子体质谱仪联用系统。2017年 AnTop智能化节能ICPMS开创者奖的获得者，岛津公司ICPMS-2030系列电感耦合等离子体质谱产品通过快速匹配的高频发生器降低对氩气纯度要求、Mini炬管减少工作时氩气的流量消耗以及ECO模式待机时更低的功率和氩气损耗，综合可实现降低70%的使用成本。① 超低氩气消耗运行；② 全惰性液相系统；③ 集成软件同时实现对LC和ICPMS的控制• HPLC分离条件：形态砷、汞共用一根色谱柱，相同的流动相，在等度洗脱的条件下实现分离。HPLC分离时间10min。表1. HPLC 分析条件• ICP-MS定量条件：在总氩气消耗量为9.80L/min条件下稳定运行Mini炬管示意图您要的图我没忘，定量结果这也有元素形态的分离是大家关心的永恒问题，让我们一起看看6种形态砷和3种形态汞在一针进样的条件下分离情况如何吧：形态砷和形态汞混合标准溶液色谱图1. 砷胆碱（AsC） 2. 砷甜菜碱（AsB）3. 亚砷酸（As（Ⅲ）） 4. 无机汞(iHg)5. 二甲基砷酸（DMA） 6. 甲基汞(MeHg)7. 一甲基砷酸（MMA） 8. 乙基汞(EtHg)9. 砷酸（As（Ⅴ））基于反相色谱原理我们使用HPLC同时分离了6种形态砷和3种形态汞，使用ICPMS-2030系列测定了地表水中的6种形态砷和3种形态汞的含量，并进行加标回收率实验。表2. 环境地表水样品分析结果注：N.D.表示未检出写在最后在探索中前进，从客户需求出发。困扰您的费时费力问题，也许，联系我们，您就可以豁然开朗。形态砷与形态汞，您可以同时测定。撰稿人：钟跃汉本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

汞在烟气中如何存在？汞在烟气中存在形态的研究现状汞分为有机汞和无机汞,电厂锅炉煤粉的燃烧过程中,煤中的汞将因受热挥发并以汞蒸气的形态存在于烟气中。烟气中汞的存在形式主要包括气相汞(单质汞和气相二价汞)和固相颗粒汞,这三者称为总汞。研究表明，烟煤燃烧产生的烟气中的汞是以氧化态为主的，亚烟煤燃烧后，烟气中的二价汞含量与零价汞含量相当，褐煤燃烧后烟气中以零价汞为主。锅炉燃烧温度影响汞的形态，在炉膛温度较高时，烟气中零价汞含量较大，大多数的二价汞形成的氧化物不稳定，会发生分解生成单质汞。当烟气温度降低于750K时，烟气中汞元素的主要形态是二价汞。锅炉的燃烧方式不同，会影响煤的燃烧情况，从而影响汞的形态分布，例如，在相同的条件下，循环流化床产生的烟气中的二价汞的比例较大，这与循环流化床的低燃烧温度有关。大气中的元素汞可转化成无机汞形式，是一条被排放的元素汞沉积的重要途径。作为一种元素，汞无法被分解或降解成无害物质。汞可以在不同的形态间转换，在循环时形成各种形态，但是它最简单的形态是元素汞，本身对人类和环境就是有害的。大气中的元素汞如何转化成无机汞形式？大气中的元素汞可转化成无机汞形式，是一条被排放的元素汞沉积的重要途径。作为一种元素，汞无法被分解或降解成无害物质。汞可以在不同的形态间转换，在循环时形成各种形态，但是它最简单的形态是元素汞，本身对人类和环境就是有害的。纯的形态是“元素”汞或“金属”汞（也表示为Hg0）。自然界中很难发现纯的液态金属汞，更多的是以化合物和无机盐的形态出现。汞可以单价汞或二价汞的形式和其它化合物结合（也可分别表示为Hg(I)和Hg(II)或Hg2+）。被排放出的汞的化学形态（或类型形成）随着来源类型和其他因素而不同。由于不同类型的汞有不同的毒性，因此对人类健康和其他生物有机体环境的影响也不同。汞在组织——及其排泄物——中的积累、生物改造、解毒、进入及排出。大气中的元素汞可转化成无机汞形式，是一条被排放的元素汞沉积的重要途径。作为一种元素，汞无法被分解或降解成无害物质。汞可以在不同的形态间转换，在循环时形成各种形态，但是它最简单的形态是元素汞，本身对人类和环境就是有害的。一旦汞从隐藏在地壳中的矿石或化石燃料及矿物沉积中释出，并进入生物圈，非常容易转变，可在地表和大气之间循环。人们认为地表土壤、水体和水底沉积物是主要的生物圈汞槽。被排放出的汞的化学形态（或类型形成）随着来源类型和其他因素而不同。由于不同类型的汞有不同的毒性，因此对人类健康和其他生物有机体环境的影响也不同。汞在组织——及其排泄物——中的积累、生物改造、解毒、进入及排出。大气中的元素汞可转化成无机汞形式，是一条被排放的元素汞沉积的重要途径。作为一种元素，汞无法被分解或降解成无害物质。汞可以在不同的形态间转换，在循环时形成各种形态，但是它最简单的形态是元素汞，本身对人类和环境就是有害的。一旦汞从隐藏在地壳中的矿石或化石燃料及矿物沉积中释出，并进入生物圈，非常容易转变，可在地表和大气之间循环。 飞瑞特烟气汞采样系统 烟气汞采样器活性炭吸附法烟气汞采样系统，严格符合HJ 917-2017以及EPA方法30B，采集固定源中的汞。Apex XC-260汞采样器是一款便携性强，经过现场验证的产品，易于使用。它严格符合我国HJ 917-2017标准中的相关规定，并且基于CFR 40，Part 60，Method30B设计，是汞排放采样的理想选择。ApexXC-260汞采样系统的核心是汞采样控制台，这是一种用于收集汞排放的精密仪表控制台。采样周期内的平均汞浓度通过使用干气流量计测量的样品体积和吸附管内汞含量的测量结果来确定。您还可以选择XC-30B全自动控制台来完成汞采样工作。您也可以选择安大略湿法 对固定污染源中的汞进行采集。采样工作完成后，您可以使用汞分析仪进行汞含量的测定。

2024年1月5日，中国科学院生态环境研究中心与岛津企业管理（中国）有限公司联合中国环境监测总站、中国计量科学研究院、中关村材料试验技术联盟、北京中实国金国际实验室能力验证研究有限公司、钢研纳克检测技术股份有限公司等单位，合作研发的团体标准《T/CSTM 01095-2024/T/CAIA/SHO21-2023(IDT) 水质 烷基汞、无机二价汞的测定 在线固相萃取-液相色谱-电感耦合等离子体质谱法》正式发布。该标准采用二维液相色谱分离系统与电感耦合等离子体质谱仪检测系统，实现了水样（环境水样、生活饮用水）中汞的在线预富集、基体元素的高效去除、不同形态汞的有效分离及高灵敏检测，显著提升了水样品中汞形态的分析效率。标准立项背景简介汞的毒性不仅取决于其含量，也与汞的具体存在形态密切相关。总体来说，有机汞的毒性大于无机汞。甲基汞是目前国内外最受关注的有机汞形态，主要体现在其生理毒性、生物富集性、环境中的浓度水平等方面，曾经的有机汞污染事件，如日本水俣病事件，更加提升了其受关注的程度。在复杂的自然环境中，汞的各种形态之间可进行相互转化（如无机汞的甲基化/乙基化过程、甲基汞的去甲基化、零价汞与二价汞的氧化还原过程等）。因此，急需建立一种有效的汞形态分析方法，以满足环境检测的需求。现行标准状况目前，水中汞形态的分析标准主要包括GB/T 14204-93《水质 烷基汞的测定 气相色谱法》、GB/T 17132-97 《环境 甲基汞的测定 气相色谱法》、HJ 977-2018《水质 烷基汞的测定 吹扫捕集/气相色谱-冷原子荧光光谱法》、GB/T 5750.6-2023《生活饮用水标准检验方法 第6部分：金属和类金属指标》等。采用上述标准进行水样中汞形态的分析，一般需要对1 L水样进行巯基棉富集-洗脱-萃取处理，或对45 mL水样进行蒸馏-吹扫捕集-烷基化衍生等处理，分析方法存在取样体积大、前处理流程复杂、分析时间长、重现性差、无法同时分析无机汞等缺点。因此，针对水样品中的汞形态分析，有必要开发更加简便快速和准确高效的检测方法。在线SPE-LC-ICPMS标准化2022年，中国科学院生态环境研究中心与岛津中国创新中心合作开发了在线SPE-LC-ICPMS联用系统，实现了水样品中超痕量汞形态的准确、快速分析。该分析系统采用在线预富集方法，通过第一维液相上的C18 SPE柱（疏水性汞富集试剂在线修饰）对水样品中的汞进行选择性地预富集，同时实现目标元素（Hg）与基体元素（K、Na、Ca、Mg、Ba等）的有效分离；然后通过六通阀切换，不同形态汞(甲基汞、乙基汞、二价汞)由于其极性的差异，在第二维C18分析柱上依次实现分离；最终借助高灵敏ICPMS，实现了亚皮克量级汞形态（甲基汞、乙基汞、二价汞）的快速、灵敏、全自动分析检测。图1. 在线SPE-LC-ICPMS分析系统示意图图2. 评审专家对标准进行现场审查秉承“以科学技术为社会做贡献”的一贯宗旨和“为了人类和地球健康”的经营理念，岛津中国创新中心与中国科学院生态环境研究中心，联合多家实验室，共同申请了团体标准《水质 烷基汞、无机二价汞的测定 在线固相萃取-液相色谱-电感耦合等离子体质谱法》，该标准由中国材料与试验标准化委员会科学试验领域创新方法标准化技术委员会（CSTM/FC98/TC02）和中国分析测试协会共同归口，于2024年1月5日正式批准发布。岛津中国创新中心与中国科学院生态环境研究中心，作为主要的标准制定单位，共同承担了试验方案设计、标准验证试验、标准文本撰写等工作。本标准的颁布，为水样品中汞形态的分析，提供了一种新颖的快速灵敏分析方法，有望在环境水样、生活饮用水质量监测和食品安全检测中发挥重要的作用。图3. CSTM/CAIA团体标准发布表1 本标准（在线SPE-LC-ICPMS）与现行标准分析方法分析性能比较总结水样中汞的赋存形态与人们的健康生活息息相关，汞形态的准确快速分析可以为日常安全用水提供重要的保障。岛津中国创新中心与中国科学院生态环境研究中心合作开发了在线SPE-LC-ICPMS联用系统，成功地实现了分析方法的标准化-《T/CSTM 01095-2024/T/CAIA/SHO21-2023(IDT) 水质 烷基汞、无机二价汞的测定 在线固相萃取-液相色谱-电感耦合等离子体质谱法》。标准中建立的汞形态分析方法具有简单、快速、灵敏的特点，可在常规检测及应急响应场景下提供可靠的分析结果。参考文献1. Y. Wang, A. Zhu, Y. Fang, C. Fan, Y. Guo, Z. Tan, Y. Yin, Y. Cai, G. Jiang, J. Environ. Sci. 2022, 115, 403-410.2. US EPA., 2001. Methyl mercury in water by distillation, aqueous ethylation, purge and trap, and CVAFS. Method 1630., Washington, DC, USA.本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。