水中烷基汞检测

吹扫捕集-气相色谱冷原子荧光光谱法测定水中烷基汞解决方案北分瑞利水质与土壤等环境中烷基汞由于生物富集的作用，其毒性远远高于无机汞，为了人类的身体健康，准确检测环境中的烷基汞含量就显得十分重要，然而由于环境中烷基汞的含量一般为超痕量，使得一般的分析仪器难以满足检测要求。吹扫捕集-气相色谱-冷原子荧光光谱法（PT-GC-AFD）由于进样量小、检出限低、灵敏度高、分析速度快及环境污染小等优点特别适合分析环境中超痕量的烷基汞。在《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》标准条件下测定样品中甲基汞、乙基汞的含量，使用峰面积进行计算。该方法在0.1-4ng/L的浓度范围内标准曲线的线性相关系数R在0.999以上，甲基汞的检出限为0.11pg，乙基汞检出限为0.16pg，具有较好的方法回收率和重复性。1 标准依据及测试原理测试结果符合2019年3月1日起实施的《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》。水样蒸馏后馏出液中的烷基汞经四丙基硼化钠衍生，生成挥发性的甲基丙基汞和乙基丙基汞，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。2 仪器设备与测试条件仪器配置仪器品牌型 号气相色谱仪北分瑞利SP-3530配毛细注样器和小型冷原子荧光检测器吹扫捕集北分瑞利BFRL-APT30S北分瑞利小型冷原子荧光检测器专利证书测试条件吹扫捕集测试条件吹扫温度：常温；吹扫气体：氩气（99.999%）；吹扫时间：30min；吹扫流量：80mL/min；干吹时间：5min；捕集管解析温度：250℃；解析时间：1min；解析流量：15mL/min；烘烤温度：280℃；烘烤时间：10min；烘烤流量：300mL/min。气相色谱仪测试条件载气：氩气（99.999%），流量15mL/min，恒流模式；柱温箱升温程序：起始温度90℃，保持1min，以5℃/min升至100℃，保持2min；进样口温度220℃；进样方式：不分流模式；AFD设置：灯电流25mA，负高压630V，裂解温度800℃，补充气流量65mL/min。3 测试结果测试谱图图 1 烷基汞测试谱图序号中文名称保留时间min检出限/pg1甲基丙基汞2.0330.112乙基丙基汞3.3680.163丙基丙基汞4.630——甲基汞乙基汞结论吹扫捕集-气相色谱-冷原子荧光光谱法（PT-GC-AFD）测定环境中烷基汞的分析方法，符合《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》。甲基汞和乙基汞的检出限分别为0.11pg和0.16pg，达到国际先进水平。PT-GC-AFD在安装AFD的同时还可以加装FID、ECD、TCD等多种气相色谱仪检测器，增加了仪器的通用性和适用范围，使仪器除了测量烷基汞之外，还可以轻松扩项进行多种样品的分析。北分瑞利公司拥有原子吸收分光光度计、原子荧光光谱仪、原子发射光谱仪、紫外/可见分光光度计、傅立叶变换红外光谱仪、气相色谱仪、液相色谱仪等光谱与色谱分析仪器，为各行业提供全套应用解决方案。

汞（Hg）是一种剧毒持久性污染物，广泛存在于环境介质和生物体中，包括植物、动物甚至人体中，汞的形态决定其毒性和迁移转化能力。但环境介质中汞的浓度较低，多为ppt量级。因此需要发展可对环境中超痕量汞的定性定量检测方法。 高效液相色谱（HPLC）-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）可以用来对多形态汞进行检测，且其与离线的预富集联用的方法可用于对环境样品中的低浓度的汞进行检测，预富集的方法包括液液微萃取，固相萃取（SPE）。然而，离线固相萃取富集-HPLC-ICP-MS的检测方法会浪费部分富集的汞，阻碍灵敏度的进一步提高。因此本文采用在线固相萃取富集-HPLC-ICP-MS的装置和方法，实现了环境样品中超痕量二价汞和烷基汞的富集分离检测。 岛津在线SPE-LC-ICP-MS系统 应用实例首先使用富集活化试剂活化富集萃取小柱，再将超痕量的二价汞和烷基汞的溶液1 ng L-1注入至富集萃取小柱上进行富集，最后使用洗脱试剂对富集在柱上的汞溶液进行洗脱并注入至液相分离柱中进行色谱分离后进入ICP-MS中进行定量检测，流程示意图如上图所示。另外，对本方法用于超痕量二价汞和烷基汞的富集检测进行方法学评估，结果如下表所示。 注：a：样品量为5mL。RSD是基于多次测量0.5 ng L-1的二价汞和烷基汞得到的相对标准偏差。 在本方法中，CH3Hg(II)、Hg(II)和C2H5Hg(II)在超痕量（0.2-10 ng/L）和低浓度（10-1000 ng/L）的条件下均获得了良好的线性。此外，该方法也具有很好的重现性，CH3Hg(II)多次测量的相对标准偏差（RSD）为4.0%，Hg(II)为7.9%，C2H5Hg(II)为2.5%（n = 7）。位于pg/L水平的低检测限（LOD）和定量限（LOQ）使得本方法适用于天然水中超痕量的二价汞和烷基汞的检测。 进一步对海水、河水和湖水中的二价汞和烷基汞进行了分析，以验证在线固相萃取富集检测方法的可行性和准确性，见下图。结果表明Hg(II)是这些天然水中主要形态的汞，其浓度为0.46至1.30 ng/L。在湖水中，也检测到超痕量的CH3Hg(II)，为0.07 ng/L。 另外，我们在水样中添加1 ng/L的CH3Hg(II)、Hg(II)和C2H5Hg(II)，以评估该方法的回收率，见下图。在这些环境水体中，Hg(II)、CH3Hg(II)和C2H5Hg(II)的回收率分别为82-106%、100-101%和82-88%。这一结果表明，本方法可用于分析自然水体中的超痕量二价汞和烷基汞，准确度高。 结论 岛津在线SPE-LC-ICP-MS系统适用于天然水中超痕量的二价汞和烷基汞的检测，其方法的稳定性、准确性及回收率均满足方法学要求，可用于环境研究及环境常规监督检测。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

p　　作为世界上最大的汞生产、使用及排放国，中国的汞生产及排放情况一直受到世界的关注。2013年10月，包括中国在内的87个国家和地区共同签署《关于汞的水俣公约》，随后我国实施了一系列致力于减少汞污染的措施，并推动涉汞相关标准的制修订工作。2017年《关于汞的水俣公约》正式对我国生效。2018年11月，国家生态环境部发布水质烷基汞分析新标准—《水质 烷基汞的测定 吹扫捕集/气相色谱-冷原子荧光光谱法》(HJ 977-2018)。近日，仪器信息网对主持该标准制定工作的生态环境部华南环境科学研究所陈来国老师进行了采访，听他为我们讲述标准背后的故事。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/6a3d04ca-bfc7-48df-9b54-b9801fa45c5c.jpg" title="陈来国（仪真）800.jpg" alt="陈来国（仪真）800.jpg"//pp style="text-align: center "　　strong生态环境部华南环境科学研究所 陈来国/strong/pp　　strong甲基汞的毒性远大于无机汞/strong/pp　　关于汞，陈老师说可以分为有机汞、无机汞两类。在生活中民众认知度更高的是无机汞，如水银温度计里的汞。但有机汞的毒性远超无机汞，而烷基汞是主要的有机汞形态。烷基汞是烷基与汞结合的有机金属化合物的统称，包括甲基汞、乙基汞、二甲基汞、二乙基汞等多种有机形态，其中甲基汞为目前国内外最受关注的有机汞形态，这是由于甲基汞的生理毒性、生物富集性、环境中的浓度水平相比其他类烷基汞更为突出。甲基汞就是1956年轰动世界的日本水俣病的罪魁祸首，具有神经毒性，对人体危害极大，它在环境特别是水体中即使浓度很低就可能对生物造成巨大危害。乙基汞虽然也可以在自然环境中产生，但人工合成的硫柳汞才是最大的乙基汞来源。硫柳汞被广泛用于生物制品及药物制剂，包括许多疫苗的防腐剂都会用到硫柳汞。不像甲基汞容易在人体内富集，乙基汞可以通过肠道排出体外，且低剂量乙基汞的毒性目前还存在争议，世界卫生组织也支持继续将硫柳汞作为灭活剂和疫苗防腐剂使用，但也需要关注。而其他类有机汞由于在环境中含量都比较低且不稳定，所以现在受到的关注还比较少。/pp　　甲基汞主要来源于生物/非生物的甲基化作用以及人类生产活动。除了可以通过食物摄入，甲基汞还可通过呼吸道、肠胃及皮肤吸收进入人体，其主要损害人体的心血管系统、免疫系统、神经系统等。甲基汞中毒可导致肾脏损害，重者可致急性肾功能衰竭。此外甲基汞也可侵入胎儿脑组织，对胎儿的记忆力及语言能力造成损伤。/pp　　水体是甲基汞产生和生物富集的最主要场所，因此，对环境中尤其是水中包括甲基汞在内的烷基汞的检测十分重要，陈老师有感而发。/pp　　strong4年时间建立中国水质烷基汞检测标准/strong/pp　　在我国部分涉汞行业废水和生活污水排放标准中，烷基汞都是重要的监测指标。比如污水排放标准中的《污水综合排放标准》、《城镇污水处理厂污染物排放标准》和工业废水排放标准中的《化学合成类制药工业水污染物排放标准》、《油墨工业水污染物排放标准》、《石油炼制工业污染物排放标准》、《石油化学工业污染物排放标准》、《合成树脂工业污染物排放标准》皆限定烷基汞不得检出(检出限为10 ng/L)。此外，部分省市如上海市制定的《污水排入城镇下水道水质标准》和《上海市污水综合排放标准》、广东省制定的《水污染物排放限值》、江苏省制定的《化学工业主要污水排放标准》、北京市制定《水污染物排放标准》和山东省制定的《山东省海河流域水污染物综合排放标准》也要求排放的污水/废水中的烷基汞浓度为不得检出。/pp　　目前我国涉及烷基汞的水质分析方法有《水质 烷基汞的测定气相色谱法》(GB/T 14204-93)和《环境 甲基汞的测定 气相色谱法》(GB/T 17132-1997)两个国家标准。但这些国家标准方法距今已有20年以上的时间，存在取样量大、前处理复杂、需使用有机溶剂、基质干扰较强、检出限高和重现性较差等问题，不利于我国对烷基汞的环境监管。“目前国内也正在对这两个国家标准进行修订。而且，随着水俣公约的正式生效，我们也需要拥有和国际主流方法一致的烷基汞检测标准，这样无论是我们自己做基础研究还是未来进行相关公约的国际谈判，数据都能更有说服力。”在提到中国烷基汞国家标准时，陈老师补充说。/pp　　面对这种情况，2014年4月，原国家环境保护部办公厅发布了《关于开展2014年度国家环境保护标准项目实施工作的通知》，由生态环境部华南环境科学研究所承担《水质 烷基汞的测定 吹扫捕集/冷原子荧光光谱法》国家环保标准的制订工作。历经4年，该国家标准于2018年11月13日正式发布，并于2019年3月1日正式实施。/pp　　作为该标准编制的主要责任人，4年时间中，陈老师带领团队在一次次的实验中不断寻找并改进烷基汞的检测方法。在一次次的开题汇报、专家评审及意见征求中对标准进行修改和完善。当标准正式发布的时候，他觉得四年中为此付出的一切努力与汗水都是值得的。/pp　　提起《水质 烷基汞的测定 吹扫捕集/气相色谱-冷原子荧光光谱法》这个标准，陈老师说该标准与国标烷基汞和甲基汞分析标准在方法原理和前处理上完全不同。国标方法为巯基棉富集、洗脱、苯或者甲苯萃取，而新方法为水样蒸馏及衍生化，简单高效。除衍生化试剂外，不涉及其他有机溶剂的使用，降低了对实验人员的健康危害，方法也更加环保。该标准方法原理虽与美国EPA Method 1630方法类似，但也有明显区别。“相比美国EPA Method 1630方法，我们的方法有较多的优化改进与扩充，比如将分析指标扩展到甲基汞和乙基汞，这不是简单的分析对象增加，主要的技术障碍和难点就在于分析甲基汞的同时对乙基汞进行准确定量。应用范围也扩展至地表水、生活污水、工业废水、海水、固废浸出液和地下水等。说起新标准的改进，陈老师滔滔不绝的为我们列举。“我们对样品前处理作了简化，与国内外其他烷基汞分析方法相比具有更低的检出限，能适应多种环境水质中烷基汞的分析要求。所以新标准更适合中国目前的环境监测现状，而且在操作上更为简单和高效。”陈来国老师最后为我们总结道。/pp　　strong扩展标准适用范围 推动中国烷基汞检测行业发展/strong/pp　　如今，随着水质烷基汞检测标准的发布实施，陈老师认为相关烷基汞检测分析仪器市场势必将迎来更多的需求。“目前，烷基汞检测仪器市场还比较小，未来随着市场需求的扩大，怎么满足不同客户的需求，让更多用户可以方便高效的进行烷基汞检测将是烷基汞厂商需要思考的问题，同时仪器的准确性、可靠性、耐用性和低成本对于标准的顺利实施也至关重要”。/pp　　在本次标准制定的过程中，仪真独家代理的美国布鲁克兰MERX全自动烷基汞分析系统作为内部验证及其他五家外部验证单位所使用仪器，确保了标准能够获得准确、稳定的数据支持。说起这台仪器，陈老师和他可是有着深厚的渊源，作为国内开展烷基汞相关研究的科研团队之一，陈老师在十多年前就知道布鲁克兰开发推出了全球第一台全自动烷基汞分析系统，在他的推荐下，2007年他所在单位购买了当时中国内地第一台布鲁克兰MERX全自动烷基汞分析系统，这台仪器采用异位吹扫的水样进样模式，使吹扫过程可视，进样量小，自动化程度和方法灵敏度高。而且MERX烷基汞分析系统还可以通过升级实现烷基汞/总汞二位一体分析，从而扩展仪器系统的适用范围。正是MERX烷基汞分析系统的良好品质和多年便捷的使用体验，在2014年再次需要采购烷基汞分析系统用于开展标准相关研究时，陈老师再次选择了MERX烷基汞分析系统。/pp　　虽然此次制定的标准和国内外同类标准相比已有较大的进步和一定提高，但陈来国老师觉得标准仍有完善的空间。“对于一些非常特殊的水样我们将对样品前处理方法进行进一步的验证，为标准使用者提供更精准的指导，以确保标准的覆盖范围更为齐全。”/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　后记：/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　在采访中，陈来国老师拒绝了笔者将其称为资深专家，说自己只是一名开展汞相关研究的科研人员。怀着这种谦虚的心态，十年来陈老师在涉汞科研领域孜孜以求，为中国汞环境检测和相关研究默默贡献着自己的力量。如今标准虽已正式实施，但对于陈来国老师来说，这并不意味着之前工作的结束，而是新的征程的开始… … /span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "/span/p