汞污染，國際社會廣泛關注

汞是一種有毒性的重金屬元素，會對人類和生態系統健康造成嚴重危害，目前已成為國際社會廣泛關注的環境污染物之一。人類在食用含有超標汞的產品后，可引起心血管系統、免疫系統、神經系統等受損，嚴重的汞中毒事件包括1956年的日本熊本縣水俁病事件、1971年伊拉克全國性汞中毒事件等。汞通常以不同的形態（無機汞和有機汞）存在。其中，無機汞可通過生物體內代謝的方式排出體外，而有機汞（主要為甲基汞，水俁病的罪魁禍首）則易于與有機配位體基團結合，導致其在生物體內分解速度緩慢，毒性更強。

圖1汞形態的轉化及通過食物鏈的攝入

（Poulain, A.J. et al, Science, 2013）

在生態系統中，有機汞具有生物富集性，例如，魚肉中汞的含量可達10 mg/kg以上。為了人類健康和生態系統可持續發展，有必要對環境中的汞形態進行監測。

島津應對策略及解決方案

環境中汞的含量通常比較低，如環境水樣中總汞濃度在pg/L-ng/L，汞的形態分析需要借助高靈敏探測方法（如冷原子熒光光譜法和電感耦合等離子體質譜法）來實現。為了應對環境水樣品中痕量汞形態分析的挑戰，島津中國創新中心與中科院生態環境中心合作開發了一套在線SPE-LC-ICPMS分析系統，用于測定環境水樣品中的痕量汞形態。

圖2 在中科院生態環境中心進行SPE-LC-ICPMS實驗

該系統通過第一維液相上的SPE柱對水樣品中不同形態的汞進行富集；然后通過六通閥切換，在第二維分析柱上完成不同形態汞的分離，并借助高靈敏ICPMS，實現了皮克量級汞形態的快速、靈敏檢測。島津中國創新中心通過對分析參數進一步優化，使SPE-LC-ICPMS分析系統對甲基汞的檢出限達到0.25 pg（進樣量5 mL），優于環保標準《水質 烷基汞的測定 吹掃捕集/冷原子熒光光譜法》中所用分析方法的檢測能力（檢出限0.90 pg，樣品量45 mL）。

圖3. 甲基汞、二價汞和乙基汞的標曲曲線

（0.05 – 0.8ppt）

海水樣品中甲基汞的測定

利用建立的SPE-LC-ICPMS聯用系統，對3個海水樣品（采樣位置如圖4所示）中的汞形態進行了分析。3個海水樣品中甲基汞的含量分別為0.096 ng/L、0.061 ng/L和0.058 ng/L，與文獻報道的加拿大附近海水中甲基汞濃度值（0.057-0.095 ng/L）【1】、意大利附近海水中甲基汞濃度值（0.06-0.13 ng/L）【2】基本一致，表明本方法準確、可靠，可應用于海水樣品中汞形態的分析。

圖4 海水樣品采樣位置

表1 本方法（SPE-LC-ICPMS）與標準分析方法

分析性能比較

方法·特點

l 分析全自動化操作：環境水樣，在線SPE富集、分離、質譜檢測

l 簡單、快速分析：前處理簡單過濾，全部分析可在15 min內完成

l 高靈敏分析：烷基汞、二價汞同時檢測，甲基汞檢出限0.25 pg

l 高鹽度海水樣品分析：可直接進樣分析鹽度為35‰的海水樣品

小結

島津中國創新中心與中科院生態環境中心合作開發了在線SPE-LC-ICPMS聯用系統，實現了環境水樣中超痕量汞形態的準確、快速分析。分析方法對甲基汞的檢出限為0.25 pg，優于國家標準中推薦方法的檢出限。簡單、快速、靈敏的汞形態分析能力，使本方法在常規檢測及應急響應場景下具有廣闊的應用前景，在環境水樣（生活飲用水、地表水、海水等）檢測和食品安全及檢測中將發揮重要作用。

參考文獻：

1. Vincent L. ST. Louis，Holger Hintelmann, Jennifer A. Graydon, Jane L. Kirk, Joel Barker, Brian Dimock, Martin J. Sharp, Igor Lehnherr, Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 6433-6441.

2. W.R.L. Cairns, M. Ranaldo, R. Hennebelle, C. Turetta, G. Capodaglio, C.F. Ferrari, A. Dommergue, P. Cescon, C. Barbante, Analytica. Chimica. Acta, 2008, 622, 62-69.

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