GC–MS法测定水体中甲基汞和乙基汞-百检网

随着工业发展，排放到自然环境中的汞越来越多，造成了很大的污染。在过去的十几年间，世界范围内环境中汞的浓度持续上升，已经引起各国政府和环保组织的*大关注，成为继气候变化问题后的又一个全球环境问题。据估算，全球人为汞排放的45%来自燃煤，火电行业已经成为汞污染控制的重点［1］。

在自然界中，汞以金属汞、无机汞、有机汞的形式存在，其中有机汞毒性*大，而有机汞中又以甲基汞毒性*大。

国内实验室测定有机汞采用的的标准方法有GB5009.17–2003［2］，GB／T17132–1997［3］和GB／T14204–1993［4］。GB5009.17–2003采用酸提取、巯基棉富集、气相色谱电子捕获检测器法(GC／ECD)测定甲基汞，该标准还推荐用巯基棉富集后采用冷原子吸收法测定有机汞的方法。GB／T17132–1997采用两次巯基棉富集、GC／ECD法测定甲基汞。GB／T14204–1993采用采用巯基棉富集、GC／ECD法测定甲基汞。

马成等［5］在将甲基汞和四甲氧基硼酸钠反应生成易挥发的(CH3)2Hg，用碳捕集管顶空浓缩后以GC–MS法分析水中甲基汞的含量。刘洪旭［6］、刘丽萍［7］、王萌［8］等采用液相色谱和电感耦合等离子体质谱(HPLC–ICP–MS)测定了中药、水产品和生物样品中的有机汞。HPLC–ICP–MS法仪器昂贵，不易推广。

气相色谱法测定有机汞时，有机汞在色谱柱上吸附非常严重，往往是分析几个样品之后，有机汞的色谱峰开始严重拖尾，甚至不出峰。GB／T17132–1997和GB／T14204–1993在附录中提出可以用二氯化汞来恢复系统，实验验证该法有一定效果，但是很不稳定，不适合大批量样品的测试。结合有机汞和四乙基硼化钠反应可生成活性比较小的全烷基化合物的原理，笔者建立了采用巯基棉富集、四乙基硼化钠衍生、气相色谱–质谱联用测定水体中有机汞的方法，该法可消除有机汞在色谱系统内的吸附，减少峰拖尾现象，适合大批量样品的测试。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

气相色谱－质谱联用仪：Agilent6890–5973型，安捷伦科技有限公司；固相萃取装置：12管防交叉污染，美国Supelco公司；巯基棉：参考GB／T14204–1993自制；巯基棉管及富集和洗脱装置：见图1、图2；

甲醇、乙醇、苯、四氢呋喃：色谱纯，美国Sigma-aldrich公司；盐酸、氯化钠、硫酸铜：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；硫酸铜溶液：160g／L；解析液：2mol／L氯化钠–1mol／L盐酸混合溶液；四乙基硼化钠：纯度为99%美国Sigma-aldrich公司；衍生化试剂：称取0.75g四乙基硼化钠，用5mL四氢呋喃溶解(由于四乙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，应先量取四氢呋喃溶剂，再称适量的四乙基硼化钠，使其与空气接触的时间尽量短暂.配制好的四乙基硼化钠试剂不稳定，*好现用现配)；氯化甲基汞、氯化乙基汞标准品：均为100mg，美国ChemService公司，使用时用甲醇溶解配制母液，用盐酸稀释成所需浓度。

1.2衍生化原理

甲基汞和乙基汞经四乙基硼化钠衍生化分别生成甲基乙基汞和二乙基汞：
MeHg++NaB(Et)4→MeHgEt+Na++B(Et)3(1)

EtHg++NaB(Et)4→(Et)2Hg+Na++B(Et)3(2)

1.3测定步骤

1.3.1水样预处理

取均匀水样1L，加入1mL硫酸铜溶液，调至pH3～4，接巯基棉管与富集和洗脱装置进行富集，富集完毕后加入3.0mL解析液洗脱有机汞于10mL具塞离心管中，然后再分别加入苯1.0mL，涡旋提取。

1.3.2衍生反应

向经过预处理并移出的有机相溶液中加入0.1mL乙酸–乙酸钠缓冲溶液，再加入0.1mL衍生化试剂，加入2mL2mol／L的氢氧化钠溶液，涡旋，离心后取上层有机相进行GC–MS检测。

1.3.3绘制标准工作曲线

按照1.3.1样品处理和1.3.2衍生反应的步骤，同法制备系列标准溶液，进行GC–MS检测后制作标准工作曲线。

1.4仪器工作条件

气相色谱柱：HP–5MS柱(30m×2.5mm，0.25mm)；进样口温度：250℃；程序升温：初温40℃，保持2min，以10℃／min升温至160℃，再以30℃／min升温至280℃。质谱特征离子：甲基乙基汞为m／z202，215，217，246；二乙基汞为m／z202，231，258，260。

2结果与讨论

2.1衍生化反应

氯化有机汞可以直接气化，利用化合物中含有氯原子的特性采用GC／ECD检测，但是氯化使有机汞的活性加大，在气相色谱系统的进样口和色谱柱中会产生较严重的吸附，并且由样品中的污染物造成的活性点也会加剧有机汞的吸附。笔者采用四乙基硼化钠作为乙基化试剂，将氯化甲基汞和氯化乙基汞转变为甲基乙基汞和二乙基汞化合物，降低了待测物的活性，可大大减少有机汞在系统中的吸附。实验表明，上述衍生剂的用量和衍生条件适合甲基汞和乙基汞浓度*大可达150ng／L时水样的测试。

2.2色谱条件的优化

经衍生化后的有机汞活性降低，可以采用*性较小的HP5–MS色谱柱分析，在优化的气相色谱程序升温条件下，衍生化后的甲基汞和乙基汞能很好的分离。在有机汞流出后，继续升温至280℃可以让高沸点的共萃物充分流出，保证对下次分析不造成污染。

2.3质谱条件的优化

选取含汞元素的烷基汞离子作为GC–MS的分析监测离子，甲基汞采用m／z202，215，217，246，分别表征202Hg+，CH3200Hg+，CH3202Hg+，(CH3CH2)(CH3)202Hg+；乙基汞采用m／z202，231，258，260，分别表征202Hg+，CH3CH2202Hg+，(CH3CH2)2200Hg+，(CH3CH2)2202Hg+。采用选择离子监测可避免其它共流出物的干扰，大幅提高测试的灵敏度。

2.4样品分析选择离子监测图谱

在优化的色谱、质谱条件下，甲基汞、乙基汞衍生后的产物甲基乙基汞、二乙基汞的色谱峰形尖锐并对称，信号稳定，没有出现峰拖尾现象。图3为含甲基汞和乙基汞均为10ng／L的合成水样经衍生化后的选择离子检测(SIM)图谱，图4、图5分别为甲基汞和乙基汞衍生后的化合物的选择离子监测的质谱图。