液相色谱与原子光谱联用技术在汞、砷和硒形态分析中的应用

摘要

环境中污染物的环境毒理效应、生态毒理效应、代谢机制及在环境中的迁移转化规律都与污染物的形态分布有着密切的关系，对污染物的检测也逐渐由对污染元素的总量研究转移到了对污染物形态的研究。污染物形态分析已经成为环境分析化学和环境毒理学的研究重点。 本文主要采用液相色谱与原子光谱联用技术，针对不同的样品基质，建立了汞、砷和硒的形态分析方法，主要工作和结论如下： 建立了高效液相色谱与原子荧光光谱联用测定海产品中甲基汞的方法，比较了不同溶剂对海产品中甲基汞提取效率的影响。实验采用质量分数25％（m/v）KOH/甲醇溶液，室温振荡10小时消解样品，二氯甲烷萃取，再以0.01mol L-1硫代硫酸钠水溶液反萃取的方法测定鱼和扇贝中的甲基汞的含量。在优化分离和前处理条件下，平行进样5次10ng mL-1的汞混合标准溶液，甲基汞、无机汞和乙基汞的色谱峰面积的相对偏差（RSD）分别为4.4％、3.9％和4.3％，甲基汞、无机汞和乙基汞的检测限分别为0.069、0.15和0.046ng mL-1；鱼和扇贝的甲基汞的加标回收率为96±5％和95±5％。 建立了一种阳离子色谱分离汞形态分析的方法，并将该方法应用到海产品中甲基汞含量的测定。实验采用阳离子色谱柱PRP X-200作为分离柱，流动相条件为20mmol L-1吡啶，1％（w/w）半胱氨酸和3％乙腈，pH=2.4。在优化色谱分离度参数的条件下（吡啶、半胱氨酸和乙腈浓度），三种汞形态化合物（无机汞、甲基汞和乙基汞）在15分钟内达到基线分离。三种汞化合物的线性范围为0-500ng mL-1，检测限分别为0.12、0.089和0.076ng mL-1（3σ）。选用标准参考物质DORM-2对方法进行了评价，测定值与标准值符合良好。 建立了一种无需紫外光氧化降解，火焰-氢化物原子荧光测定海产品中甲基汞的方法。实验采用体积分数为10％的盐酸和质量分数为1％的氯化亚锡作为载流，10g L-1的硼氢化钾为氢化物发生试剂，二者在气液分离器反应，产生的氢气于氩气混合，经过电炉丝加热，产生火焰，从而使甲基汞直接被检测。在优化检测条件下，平行7次进样10ng mL-1甲基汞溶液，相对标准偏差（RSD）为2.4％，方法的检测限为0.01ng mL-1。该方法采用标准参考物质DORM-2进行结果的质量控制。该方法仪器流路简单、灵敏度高，可以快速检测海产品中的甲基汞的含量。 采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱（HPLC-HG-AFS）联用系统建立了海产品中亚砷酸（AsⅢ）、二甲基砷酸（DMAⅤ）、一甲基砷酸（MMAⅤ）和砷酸（ASⅤ）4种砷形态的分析分离方法。样品采用体积比为1：1水和甲醇混合溶剂超声提取、浓缩、经Oasis HLB预处理柱净化，采用pH=6.0的磷酸盐缓冲溶液为流动相，经阴离子色谱柱PRP X-100分离后检测。10分钟完成海产品中四种砷形态的分析。实验结果表明：在浓度为0-1000ng mL-1的质量范围内，4种砷形态的工作曲线呈线性，其相关系数r>0.99。样品的平均加标回收率在89.0-98.2％。4种砷形态的检出限分别为：As（Ⅲ）1.4ng mL-1，DMA 2.5ng mL-1，MMA 2.0ng mL-1，As（Ⅴ）4.2ng mL-1。本该方法简便快速，灵敏度高，适用于海产品中四种砷形态的分析检测。 建立了高效液相色谱与电感耦合等离子体-质谱（HPLC-ICP-MS）联用分离分析无机硒形态（SeO32-，SeO42-）的方法，并将该方法应用到葡萄酒中无机硒含量的分析；建立了一种简单快速的固相萃取-高效液相色谱-电感耦合等离子体-质谱（SPE-HPLC-ICP-MS）测定饮用水中无机硒形态（SeO32-，SeO42-）的方法。该方法采用商品化的酸性氧化铝（A-alumnia）固相萃取柱对饮用水中的无机硒形态进行富集，然后采用100mmol L-1的NaOH溶液进行定量洗脱，并采用HPLC-ICP-MS测量。方法的检测限为SeO32为7.9ng L-1，SeO42-为25.6ng L-1。 发展了一种基于二氧化钛在线光催化硫脲还原硒酸盐（SeO42-）生成氢化物发生体系的方法，并将该体系应用到高效液相色谱-原子荧光联用系统进行无机硒形态分析。在本体系中，在40w的紫外灯光照下，经过液相色谱分离后的Se（Ⅵ）被硫脲/TiO2还原，再与KBH4/KOH反应生成氢化物，从而被原子荧光所检测。实验优化了一系列操作参数如硫脲的浓度、盐酸的浓度、KBH4的浓度、TiO2的浓度和载气流速。在优化条件下，该方法对Se（Ⅳ）和Se（Ⅵ）的检出限分别为2.38ng mL-1和3.39ng mL-1。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

第一节汞形态分析中的前处理技术

1.1.1环境中汞形态的萃取与富集

1.1.2生物样品中甲基汞的萃取

第二节环境中砷形态分析研究进展

1.2.1砷形态分析中的前出理技术

1.2.2液相色谱-原子荧光联用系统

第三节硒形态分析的研究进展

1.3.1 联用技术在硒形态分析中的应用

参考文献

第二章高效液相色谱与原子荧光光谱联用分析海产品的甲基汞

2.1实验部分

2.1.1仪器装置与实验条件

2.1.2试剂

2.1.3样品前处理

2.2结果与讨论

2.2.1色谱分离条件

2.2.2前处理方法的比较

2.2.3标准曲线与精密度

2.2.4样品分析

2.3结论

参考文献

第三章阳离子色谱与原子荧光光谱联用分析海产品中的甲基汞

3.1实验部分

3.1.1仪器装置与实验条件

3.1.2试剂

3.1.3样品前处理

3.2结果与讨论

3.2.1络合剂半胱氨酸浓度的影响

3.2.2吡啶的浓度对分离的影响

3.2.3乙腈浓度对汞形态分离的影响

3.2.4标准曲线与精密度

3.2.5样品分析

3.3结论

参考文献

第四章火焰氢化物发生-原子荧光法测定海产品中的甲基汞

4.1实验部分

4.1.1仪器及工作条件

4.1.2试剂

4.1.3样品前处理

4.2结果与讨论

4.2.1光电管负高压和灯电流的选择

4.2.2载气流量的选择

4.2.3盐酸浓度对荧光信号的影响

4.2.4氯化亚锡浓度对荧光信号的影响

4.2.5硼氢化钾浓度对荧光信号的影响

4.2.6共存离子的影响

4.2.7检出限、线性关系和精密度

4.2.8样品的测定

参考文献

第五章高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱分析分析海产品中砷形态研究

5.1实验部分

5.1.1主要仪器与试剂

5.1.2联用分析系统

5.1.3砷总量测定

5.1.4样品提取

5.1.5样品提取液消解

5.2结果与讨论

5.2.1色谱分离条件

5.2.2盐酸载流的影响

5.2.3硼氢化钾浓度的影响

5.2.4其他条件影响

5.2.5提取液的净化

5.2.6标准曲线与精密度

5.2.7总量的测定

5.2.8砷的形态分析

5.3结论

参考文献

附图

第六章高效液相色谱-电感耦合等离子体-质谱联用测定葡萄酒中无机硒的含量

第一节HPLC-ICP-MS无机硒形态分析联用系统建立

6.1.1实验部分

6.1.2结果与讨论

第二节葡萄酒中无机硒形态分析

6.2.1实验部分

6.2.2结果与讨论

参考文献

第七章固相萃取-高效液相色谱-电感耦合等离子体-质谱联用测定饮用水中无机硒的含量

7.1实验部分

7.1.1仪器与装置

7.1.2试剂和溶液

7.1.3实验方法

7.1.4 HPLC-ICP-MS分析

7.2结果与讨论

7.2.1洗脱溶剂种类

7.2.2洗脱溶剂的浓度

7.2.3洗脱溶剂的体积

7.2.4水样中pH值的影响

7.2.5饮用水中无机硒形态的测定和加标回收

7.3结论

参考文献

第八章二氧化钵催化硫脲在线还原硒酸盐生成氢化物用于高效液相色谱-原子荧光联用进行无机硒的形态分析

8.1实验部分

8.1.1仪器

8.1.2试剂与溶液

8.1.3样品分析

8.1.4 HPLC-AFS分析

8.1.5 HPLC-ICP-MS分析

8.2结果与讨论

8.2.1盐酸浓度的影响

8.2.2硫脲浓度对荧光信号的影响

8.2.3二氧化钛浓度的影响

8.2.4 KBH4和载气流量对荧光信号的影响

8.2.5标准曲线与精密度

8.2.6样品分析

8.3结论

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表论文