应用方案 | 水质甲基汞和乙基汞的测定液相色谱-原子荧光法

2023-04-21 21:07:08 北京海光仪器有限公司

生态环境部发布了《HJ 1268-2022 水质甲基汞和乙基汞的测定液相色谱-原子荧光法》，该标准于2023年6月15日正式实施。

1.适用范围

本方法适用于地表水、地下水、生活污水、工业废水和海水中甲基汞和乙基汞的测定。

2.方法原理

水中的烷基汞经二氯甲烷萃取后，用L-半胱氨酸-乙酸铵反萃取，反萃取液中的烷基汞用液相色谱（C18柱）分离，柱后流出液先与氧化剂混合，在紫外灯的照射下，将有机汞转化为无机汞。无机汞经还原剂还原成原子态的汞，在汞空心阴极灯照射下，汞原子发射出特征波长的荧光，其荧光强度与汞的含量成正比。根据保留时间定性，外标法定量。

3. 仪器和设备

表1 仪器和设备

序号	名称	规格	用途
1	LC-AFS6500液相色谱-原子荧光联用仪	由液相色谱仪、在线紫外消解系统及原子荧光光谱仪组成(选配自动进样器)	实现对溶液中汞形态的分离和检测
2	色谱柱	Venusil MP C18色谱柱(150×4.6 mm, 5μm)
3	汞空心阴极灯	—
4	溶剂过滤器	1000 mL	过滤流动相
5	过滤膜	0.45 μm聚四氟乙烯滤膜
6	真空泵	—
7	针式过滤器膜	0.45 μm醋酸纤维滤膜	过滤反萃取后的样品
8	超声波清洗器	—	流动相脱气
9	微量移液器	10-100μL，100-1000μL	标准溶液的配制
10	分液漏斗	125 mL（反萃取使用）、500 mL（取样量250 mL）、2 L（取样量1L）	样品的萃取分离
11	采样瓶	1 L具螺口的高密度聚乙烯塑料瓶、硼硅玻璃瓶或氟化聚乙烯瓶	样品采集
12	电子天平	0.1 mg	溶液的配制

4.试剂

表2 试剂

序号	试剂	规格
1	盐酸ρ（HCL）=1.18 g/mL	优级纯
2	冰醋酸：ρ（CH₃COOH）=1.05 g/mL	分析纯
3	氯化钠（NaCl）	优级纯
4	氢氧化钠（NaOH）	优级纯
5	L-半胱氨酸（C₃H₇NO₂S）	纯度≥99%
6	乙酸铵（CH₃COONH₄）	优级纯
7	硼氢化钾（KBH₄）	分析纯
8	过硫酸钾（K₂S₂O₈）	分析纯
9	硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）	分析纯
10	无水硫酸钠（Na₂SO₄）	分析纯
11	甲醇（CH₃OH）	液相色谱纯
12	二氯甲烷（CH₂Cl₂）	农残级
13	甲基汞标准溶液	以甲醇为溶剂配制的有证标准溶液
14	乙基汞标准溶液	以甲醇为溶剂配制的有证标准溶液
15	超纯水	电阻率≥18MΩ·cm
16	氩气	≥99.99%

5.试样制备

取1L样品置于2L分液漏斗中，加入30g氯化钠，用40mL二氯甲烷萃取，振摇放气后，继续振荡 10 min，静置 10 min，待两相分层后，收集有机相于锥形瓶中。再分别用25mL二氯甲烷萃取2次，将3次萃取所得有机相合并于锥形瓶中，向锥形瓶中加入适量无水硫酸钠至呈流沙状。将有机相转移至125mL分液漏斗中，再用少量二氯甲烷冲洗锥形瓶后合并至分液漏斗中。用3mL反萃取液萃取，振摇放气后，继续振荡 5min，静置10 min，待两相分层后弃去有机相，水相经滤膜过滤后，置于样品瓶中，在 4 ℃以下冷藏，6 h内完成分析。

6.仪器参数

表3 色谱分离条件

分离组分(出峰顺序):无机汞[Hg(II) ]、甲基汞[CH₃Hg]⁺、乙基汞[CH₃CH₂Hg]⁺
色谱柱型号:C18	规格:150*4.0mm,5μm
柱温(℃):25	平衡时间(min):120
进样体积(μL):100	流动相流速(mL/min):1.0
流动相:8% 甲醇 + 0.62g/L乙酸氨(醋酸氨)+ 1.2g/L半胱氨酸

表4 原子荧光条件

汞灯电流(mA):40	负高压(V):340
载气流量(mL/min):500	屏蔽气流量(mL/min):900
原子化器高度(mm):10	泵速(r/min):60
紫外消解:有	消解液:0.2%K₂S₂O₈+0.5%KOH
载流:5%(V/V)盐酸溶液	还原剂:0.2%KBH₄+ 0.5%KOH

7.标准曲线的建立

取适量混合标准使用液，用反萃取液稀释，配制至少 5 个浓度点的标准系列，甲基汞和乙基汞的质量浓度分别为 0.00 µg/L、0.200 µg/L、0.500 µg/L、1.00 µg/L、2.00 µg/L、5.00 µg/L、10.0 µg/L(此为参考浓度)。按照仪器参考条件，由低浓度到高浓度依次测定标准系列溶液，以甲基汞和乙基汞的质量浓度为横坐标，对应的色谱峰面积为纵坐标，建立标准曲线。

图1 甲基汞和乙基汞标准曲线

表5 标准曲线测试数据

序号	组分成分	保留时间（min）	浓度（µg/L）	峰面积（mV*s）
1	甲基汞	2.836	0.2	423.2236
			0.5	1012.913
			1.0	1959.733
			2.0	3372.55
			5.0	8567.919
			10.0	16733.15
2	乙基汞	5.208	0.2	352.6002
			0.5	830.8351
			1.0‍	1708.804
			2.0	3029.216
			5.0	7579.028
			10.0	15099.47

8.方法检出限测试

根据HJ 168-2020的要求，采用空白水加标的方式进行方法检出限的测定。向7份1000 mL空白水样中加入烷基汞，其水样中甲基汞和乙基汞的浓度为0. 3 ng/L，7个样品在完全相同的条件下进行分析，计算各个空白水样品中7次结果的标准偏差，方法的检出限和测定下限，见表6。

表6 方法检出限、测定下限汇总表

平行样品编号		甲基汞(ng/L)	乙基汞(ng/L)
测定结果	1	0.270	0.235
	2	0.261	0.245
	3	0.282	0.259
	4	0.249	0.246
	5	0.276	0.254
	6	0.258	0.232
	7	0.276	0.274
平均值		0.267	0.249
标准偏差 S		0.012	0.014
t 值		3.143	3.143
方法检出限		0.038	0.044
测定下限		0.152	0.176

9.方法精密度和准确度

按照标准中的实验方法，对地表水进行低、中、高三种浓度的加标，计算样品的加标回收率。对工业废水进行检测，再对其进行加标，得出加标回收率和稳定性。

表7 地表水精密度和准确度测定数据(取样体积1000mL，n=6)

平行号		甲基汞			乙基汞
平行号		低浓度0.600	中等浓度3.00	高浓度 24.0	低浓度0.600	中等浓度3.00	高浓度24.0
测定值 (ng/L)	1	0.477	2.415	19.104	0.426	2.349	19.641
	2	0.468	2.244	20.352	0.435	2.145	19.1.4
	3	0.492	2.259	19.971	0.429	2.037	19.923
	4	0.492	2.355	20.586	0.432	2.217	18.441
	5	0.468	2.211	20.709	0.438	2.247	20.052
	6	0.483	2.247	20.013	0.423	2.232	20.286
平均值(ng/L)		0.48	2.289	20.123	0.431	2.205	19.669
加标回收率(%)		80	76.3	83.85	71.83	73.5	81.95
标准偏差(ng/L)		0.011	0.079	0.58	0.0056	0.105	0.725
相对标准偏差(%)		2.29	3.45	2.88	1.30	4.76	3.69

表8 工业废水精密度和准确度测定数据(取样体积250ml，n=6)

目标化合物		甲基汞		乙基汞
添加浓度		样品浓度 (ng/L)	加标24ng/L测定值	样品浓度 (ng/L)	加标24ng/L测定值
测定值 (ng/L)	1	3.00	19.1	ND	14.2
	2	2.96	19.9	ND	15.8
	3		19.1		15.1
	4		18.5		17.0
	5		19.7		16.6
	6		18.9		17.3
平均值(ng/L)		2.98	19.2		16.0
加标回收率(%)			80.0		66.7
标准偏差（ng/L）			0.52		1.19
相对标准偏差(%)			2.7		7.4

10.结论

根据实验数据，采用LC-AFS6500仪器按照标准测定的甲基汞的方法检出限为0.038 ng/L，乙基汞的方法检出限为0.044ng/L。检出限远低于我国水环境质量相关评价标准（1ng/L），且对实际水样测定的加标回收率和稳定性均能达到且优于标准的要求。说明方法完全能够满足对水质中甲基汞和乙基汞的测定。