氧化-吹扫-金柱捕集-(双柱)热脱附-电感耦合等离子体质谱测定液体和固态样品中痕量汞同位素含量

建立了液体和固态环境样品中痕量Hg同位素的氧化-吹扫-金柱捕集-热脱附-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定法。样品采用美国环保局(USEPA)1631方法预处理,气液分离降低基底干扰,金柱富集提高灵敏度;将Hg蒸气直接引入ICP-MS,利用ICP-MS的分辨能力,测定Hg同位素。198 Hg和201 Hg的检测限分别为0.07、0.11ng/L;土壤、沉积物和生物等固体样品中198 Hg和201 Hg的检测限分别为0.15、0.20ng/g。在最佳条件下,连续7次测定198 Hg和201 Hg基底加标水样,测定结果的相对标准偏差(RSD)均为7.0%,同位素比值(201 Hg/198 Hg)的内精度为0.26%(I RSD)。痕量198 Hg和201 Hg海水样基底加标回收率分别为98.3%～116.0%、92.4%～109.4%,生物样198 Hg和201 Hg的基底加标回收率分别为88.4%～106.7%、79.7%～88.0%。与标准参考溶液198 Hg和201 Hg的相对偏差分别为-0.15%、-0.09%。对于褶牡蛎的同位素组成分析,2次测定同位素比值(201 Hg/198 Hg)与自然界Hg同位素比理论值的相对偏差分别为0.4‰、-6.0‰。该方法成功用于标准参考样品和实际生物样品的同位素组成分析,并可成为Hg迁移和转化示踪实验的分析技术手段。     

氢化物发生-多接收杯电感耦合等离子体质谱同位素稀释法测定硒同位素

使用改进的巯基棉分离流程和74 硒-77 硒双稀释剂, 在氢化物(HG)-多接收器电感耦合等离子体质谱仪(MC-ICP-MS)实现了高精度硒同位素组成的测定.巯基棉用于分离样品基质中的硒, 随后使用HNO3 H2O2消除干扰的有机质, 74 硒-77 硒双稀释剂校正样品分离和质谱测定过程中的硒同位素质量分馏.硒标准溶液NIST SRM3149和MH495几个月的测定表明,该方法的外精度为0.1‰(2σ),样品的外精度为0.15 ‰～0.2‰(2σ).以TCF分离硒的平均回收率85%计算, 最小硒需要量为20 ng. 实验结果以相对于NIST SRM3149的δ82/76 Se表达, δ82/76MH495/SRM3149＝-3.44±0.1‰(2σ), 优于已发表的数据δ82/76MH495/SRM3149＝-3.04±0.5‰.测定样品的δ82/76SRM3149为-13.53 ‰～11.37‰,为硒同位素在环境、农业、生命和地球科学中的拓展应用与发展奠定了基础.     

激光剥蚀多接收杯电感耦合等离子体质谱仪原位分析硫化物铅同位素组成

采用193 nm准分子激光与MC-ICP-MS质谱仪探讨了原位微区分析过程中物质基体效应对铅同位素测定的影响,指出选择基体匹配标准物质对测定硫化物铅同位素具有重要意义.通过模拟计算发现准确测定Tl与Hg的分馏因子关系,可以在204Hg/204 Pb＜2的范围内有效校对204Hg对204 Pb的干扰.研究表明,束斑直径(24～160μm)和剥蚀频率(2～20 Hz)并不影响铅同位素组成测试.改变激光剥蚀参数可以解决MC-ICP-MS信号检测范围较窄的问题.针对目前硫化物固体标准物质缺乏的现状,采用压片法和快速熔融法制备硫化物标准物质.压片样品铅同位素组成表现出较好的均一性,而不同批次快速熔融法样品存在铅同位素分馏,仅单次制造的熔融样品内部铅同位素组成具有均匀性.结果表明,虽然快速熔融法还存在一定缺陷,但这两种方法都有望成为硫化物标准样品制作方法的备选方案.利用本方法对天然硫化物样品(黄铁矿和闪锌矿)及人工合成硫化物样品的铅同位素组成进行了准确测定,测定值与溶液值在误差范围内一致.     

反硝化细菌法结合痕量气体分析仪/同位素比质谱仪分析水体硝酸盐氮同位素组成

建立了反硝化细菌法结合疫量气体分析仪(TraceGas)/同位素比质谱仪分析水体硝酸盐氮同位素组成的方法.对反硝化细菌生长、培养条件和方法的精密度及稳定性进行了分析,并利用标准样品USGS34研究了样品反硝化孵育时间、TraceGas捕集N2O气体时间对δ15N测定的影响.结果表明:恰当的氧气量才能培养出有效的反硝化细菌;本方法精密度及稳定性较好,同一制备时间内硝酸盐δ15N的SD在0.09‰～0.14‰之间,6个月内SD为0.12‰;样品反硝化孵育3～24 h可以得到稳定的δ15N; TraceGas捕集时间为500 s时得到的δ15N校正值与真实值最接近.应用本方法对养殖场污水和灌溉井水的硝酸盐δ15N进行了测定.     

金属-陶瓷电热蒸发-原子荧光法快速测定土壤中汞

研制了一种由金属-陶瓷杯和催化热解炉组成的金属-陶瓷电热蒸发(MCH-ETV)装置,将其与原子荧光光谱仪(AFS)联用,集成为一套MCH-ETV-AFS仪器系统,通过优化蒸发功率、原子化器条件、工作气体流速等参数,建立了一种直接进样快速检测土壤中汞(Hg)的方法。在最优条件下,Hg的检出限(LOD)为0.16 ng/g(进样量50 mg),在8～590 ng/g线性范围内,线性相关系数(R²)为0.996。3种土壤基体标准物质的Hg测定值在其标定的不确定度范围内,9种实际土壤样品的Hg测定值与标准方法的测定结果无显著性差异(p>0.05),回收率为96%～107%;真实土壤样品多次测定的相对标准偏差(RSD)在2%～11%之间。研究结果表明,本方法具有良好的准确度和精密度。由于无需金汞齐的富集过程,本方法在3 min内即可完成检测,采用的MCH-ETV尺寸小、功耗低(<200 W),这为进一步研发小型化测汞仪提供了新思路。     

土壤及蔬菜中微量汞的同位素稀释电感耦合等离子体质谱测定

建立了微波消解电感耦合等离子体质谱同位素稀释(ID/ICP-MS)测定微量汞的方法。考察了仪器参数及测量条件对汞同位素比值RHg(202Hg/200Hg)测量的影响,根据同位素比值测量误差的传递因子优化了富集同位素稀释剂(202Hg98%)的加入量,并以铊同位素比值(205Tl/203Tl)作为RHg(202Hg/200Hg)测量时发生质量歧视效应的校正因子;通过反同位素稀释法标定了富集汞同位素稀释剂的浓度。利用所建立的ID/ICP-MS方法测定了杨树叶(GBW07604)和湖积物(GBW07423)2种标准参考物中汞的含量,回收率分别为112%和100%。该方法具有准确度高、精密度好等优点,且样品前处理简便,适用于土壤及蔬菜等样品中微量及痕量汞的准确测定。     

天然样品中锂的分离及其同位素比值的测定

以锂元素标准样品和K、Na、Ca、Mg元素标准样品的混合溶液为主要研究对象,采用阳离子交换树脂AG-50W X8(0.032~0.098 mm粒径)来分离富集L i,探索不同淋洗介质(包括盐酸、硝酸以及与甲醇、乙醇的混合)对L i分离纯化的最佳效果。在对比研究的基础上,建立了一种有效分离提纯天然样品中L i的方法。用本方法分离了水体、土壤、岩石等天然样品中的L i,并用MC-ICP-MS准确测定了L i同位素组成。研究结果表明,该方法的精度在0.1‰~1.0‰,与目前文献报道的分析方法具有相似的精度。经过流程前后单元素标准L i同位素比值(7δL i)的比较,发现化学处理过程所产生的同位素分馏约为0.3‰,化学处理的流程空白可以忽略不计。该方法测定海水7δL i值为(31.6±1.0)‰,与前人的分析结果吻合。因此,本方法可用于测定天然样品中的L i同位素组成。     

同位素质谱仪测定小麦植株各器官δ15N值的考察

建立了15N标记的小麦植株各器官中δ~(15)N值的元素分析仪-同位素比质谱仪联用技术(EA-IRMS)的测定方法.对仪器的稳定性和线性进行了条件优化,标准气N_2的同位素比值的标准偏差为0.03‰,在同位素信号值1e~(-9)~1e~(-8)A范围内,总体线性为0.009‰/n A.称取不同量的小麦粉标准物质(OAS/Isotope)测定δ~(15)N值,进样量为4 mg时标准偏差最小,为最佳称样量.对硫酸铵标准物质(IAEA-N2-6)、小麦粉标准物质和~(15)N标记小麦植株样品各器官进行测定,δ~(15)N值的标准偏差均小于5%,测定精度和准确度较好.方法为研究氮素在小麦体内运转及利用效率提供了有效的技术手段.     

基于Cs2Br+静态多接收正热电离质谱法高精度测定溴同位素

采用Triton热电离质谱仪,在8 kV加速电压下,建立了基于Cs2Br+为检测离子的稳定溴同位素比值静态多接收测定方法,实现了溴同位素组成的高精度正热电离质谱法测定,并对溴同位素测试过程中B和C1元素的影响、点样顺序的影响等进行了研究.结果表明,静态多接收法测定Br同位素和传统的峰跳扫法相比具有精度高(外精度在0.09‰～0.18‰之间)、涂样量小(10～ 20 μg Br)和测试时间短(采集100个数据只需8 min)的优点,不同含量的C1对Br同位素比值的影响随着C1含量的升高而增强,B的存在使溴同位素测定值偏低.涂样顺序对溴同位素测定结果没有表现出明显差异.同时,测定了4个溴化物化学试剂中的溴同位素组成,其同位素组成介于0.61‰～ 1.68‰,呈现出明显的溴同位素分馏现象.     

同位素稀释-液相色谱-电感耦合等离子质谱(ICP-MS)法测定大米中的甲基汞

目前国标方法GB 5009.17—2021测量样品中甲基汞(含量≤0.1 mg/kg)的精密度为20%、定量限为0.02 mg/kg,对于定量限以下的样品检测存在困难;为了能精确地测量国家食品安全检测领域关注的甲基汞污染物,通过在样品中加入同位素稀释剂后以GB 5009.17—2021国标方法进行样品前处理,以液相色谱分离出汞形态,用ICP-MS检测同位素比值,考虑质量歧视效应后以同位素稀释质谱法定量,建立了同位素稀释-液相色谱-电感耦合等离子质谱法测定大米样品中甲基汞含量的方法。当样品中甲基汞含量在0.01~0.03 mg/kg时,方法的精密度为0.3%~22.8%,不确定度U为0.002~0.004 mg/kg,k=2。以鱼肉中总汞与甲基汞成分分析标准物质(GBW10029)作为质控样,测定得到三种大米样品中甲基汞含量(以Hg计)分别为(8±2)、(24±3)、(19±4) ng/g,经过不确定度评估后表明方法的准确度较高;质控样(GBW10029)甲基汞的证书值(以Hg计)为 (0.84±0.03) mg/kg,而测量结果为(0.83±0.08) mg/kg,对质控样的测量结果说明该方法可靠;同位素稀释法将浓度的测量转换成同位素的丰度比的测量,可避免前处理过程带来的误差,同位素稀释与质谱结合可用于大米中甲基汞的高精度分析。     

气相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术应用于水产品中汞形态分析

对气相色谱(GC)与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用的商品化接口进行了改进,并将GC-ICP-MS联用技术应用于水产品中汞的形态分析。在优化条件下,甲基汞(MeHg(Ⅰ))和乙基汞(EtHg(Ⅰ))的检出限(S/N=3)分别为0.5pg和1.0pg,定量限(S/N=8)分别为1.5pg和2.8pg,标准曲线的线性范围为1～1000pg。对三文鱼肉、金枪鱼肉和角鲨鱼肉3种标准物质和市售14种鱼贝类水产品,采用非衍生的样品预处理,进行汞的形态分析。结果表明,采集样品中均检出有甲基汞,未检测出乙基汞,甲基汞的含量在3.7～236.6ng/g(以Hg计)范围,甲基汞的加标回收率为91%～102%。     

Determination of Mercury by Inductively Coupled Plasma—Mass Spectrometry

To control the amount of mercury polluting our environment, mercury has to be monitored in all areas of modern life. This requires fast and easy-to-use methods that permit the determination of mercury at levels of micrograms per liter. Up to now mercury ultratrace determination has required preconcentration or amalgamation in order to improve detection limits. This decreases accuracy of determination, introducing a longer manipulation of the sample. Inductively coupled plasma—mass spectrometry (ICP-MS) allows a direct determination of ultratrace mercury, due to the choice of interference free isotopes by the mass spectrometer detector. In fact, the detection limit for mercury by ICP-MS is 0.001 ppb. In the present work results of Hg determinations in different matrices by ICP-MS are reported. ICP-MS technique results are better than those of FIMS-100. This technique is applicable to different solid (minerals and atmospheric particulate) and liquid matrices with elimination of interferences. For solid matrices methods of attack and dissolution are reported.     

同位素稀释电感耦合等离子体质谱法测量鱼样中的总汞

发展了一种条件温和的提取鱼样中总汞的前处理方法,并建立了同位素稀释电感耦合等离子体质谱(ID-ICP-MS)分析鱼样中总汞的方法。对ID-ICP-MS测量过程中的主要误差来源进行了讨论,使用铅同位素标准参考物NIST SRM 981对测量汞同位素过程中的死时间和质量歧视效应进行了校正。对两种标准参考物(金枪鱼肉IAEA436和角鲨鱼肝NRCC DOLT-3)中的总汞用ID-ICP-MS进行了测定。IAEA436和DOLT-3总汞的测定结果分别为4.23±0.06mg/kg和3.33±0.05mg/kg,与标准值相符。此外,建立的前处理方法可以有效地降低测量过程中汞在系统中产生的“记忆效应”,有利于ID-ICP-MS的应用。     

Speciation of Mercury in Microalgae by Isotope Dilution-inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

Species-specific stable isotope dilution in combination with gold trap- or gas chromatography (GC)-inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) is reported for the determination of inorganic mercury and methylmercury in diatoms (Chaetoceros curvisetus). The optimum conditions for the separation parameters were established. The isotope dilution analysis was performed using ¹⁹⁹Hg-enriched Hg²⁺ and laboratory-synthesized ²⁰¹Hg-enriched methylmercury. The absolute detection limits obtained with isotope dilution-ICP-MS were 9 pg for total mercury and 0.6 pg for methylmercury. The relative error of 7 Hg isotopic abundances based on the peak area measurements was better than 2.0% for 20 pg of methylmercury (as Hg) and 250 pg of inorganic mercury. The accuracy of the method was validated with a biological certified reference material. The developed method was then applied to investigate the uptake of inorganic mercury and methylmercury by C. curvisetus. Continuous uptake of inorganic mercury and methylmercury was observed during 5 days of incubation.     

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用测定生物样品中无机汞和甲基汞

建立了高效液相色谱(HPLC)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用测定多种生物样品中的无机汞和甲基汞的方法,并对比了提取生物样品中无机汞和甲基汞的不同前处理方法。实验使用5 mol/L的盐酸超声波提取样品中的无机汞和甲基汞。高效液相色谱流动相为含有0.06 mol/L醋酸氨,20μg/L B i,0.1%(V/V)2-巯基乙醇的5%(V/V)甲醇-水溶液,色谱柱为C18反相柱(5μm,3.9 mm×150 mm)。提取液在液相色谱中分离后,进入电感耦合等离子体质谱检测其中无机汞和甲基汞的浓度。测定了人发(GBW 07601),对虾(GBW 08572),鱼肉组织(IAEA MA-B-3/TM)和牛肝(GBW 080193)4种生物标准参考物,结果与标准参考物的标准值相符。无机汞和甲基汞检出限分别为0.3和0.2μg/L。     

高效液相色谱与原子荧光光谱联用分析汞化合物形态的研究

建立了高效液相色谱与原子荧光光谱联用测定汞化合物形态的分析方法。实验对淋洗液组分浓度、氧化剂和还原剂浓度、载气流速及紫外消解管长度等操作条件进行了优化,获得了令人满意的分析结果。在优化的分离检测条件下,20μg/L的汞化合物标准溶液平行7次进样分析,甲基汞、无机汞和乙基汞的色谱峰高的相对标准偏差(RSD)分别为2.0%、2.9%和2.4%;3种汞化合物的线性范围为10~1000μg/L,25μL进样检出限分别为3、2和4μg/L。用建立的方法测定了脉红螺样品中甲基汞的含量,甲基汞和乙基汞的加标回收率分别为90%和92%。     

液相色谱-电感耦合等离子质谱联用技术测定水产品中汞化合物形态分析方法探讨

建立了高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术测定水产品中汞化合物形态的分析方法。采用盐酸提取样品,C18柱(4.6 mm×150 mm)分离,流动相为5%甲醇-0.06 mol/L乙酸铵-0.1%半胱氨酸,3种汞化合物的线性范围均为0~100μg/L,相关系数(r)均大于0.999 0,检出限为0.5~0.8μg/L;汞化合物各形态的RSD均小于5%;不同质量浓度下无机汞、甲基汞、乙基汞的加标回收率分别为72%~90%、99%~118%、93%~111%;鱼肉标准物质(GBW 10029)、人发标准物质(GBW 09101B)中汞形态的测定值均在标准值范围内,甲基汞的FAPAS国际比对结果Z评分为1.0。该方法前处理简便、线性范围宽、精密度高、准确性好,适用于水产品中汞化合物的形态分析。     

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定汞的3种形态

利用HPLC—ICP—MS联用技术对Hg的3种不同形态（甲基汞、乙基汞、Hg^2＋）进行分析，通过条件优化，确定了最佳分离条件：流动相为超纯水并含有5％甲醇、0．06mol／L乙酰胺和0．1％ 2-巯基乙醇、进样量1000μL、流速0．4mL/min、pH=6．8，最佳检测条件是：RF功率1550W、积分时间0．3s、采样深度：4．5mm、载气流速0．75L/min、辅助气流速0．40L/min。在此条件下，3种形态汞的检出限达到0．1ng／L，检出限降低两个数量级；同时对模拟海水样品中3种形态微量的汞进行测定，加标回收率在90％-110％之间。说明该方法可应用于微含量环境样品的分析。     

Determination of Mercury and Thallium in Seawater by Electrothermal Vaporization Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

Electrothermal vaporization inductively coupled plasma mass spectrometry (ETV‐ICP‐MS) has been applied to the determination of Hg and Tl in seawater samples. Various modifiers were tested for the best signal of these elements. After preliminary studies, 0.3% EDTA, 0.1%m/vTAC and 1% v/v HCl were added to the sample solution to work as the modifier. Since the sensitivities of Hg and Tl in various seawater matrices and aqueous standard solutions were quite different, standard addition method and isotope dilution method were used for the determination of Hg and Tl in these seawater samples. This method was applied to the determination of Hg and Tl in NASS‐4 and CASS‐3 reference seawater samples and seawater samples collected from the Kaohsiung area. Results obtained by isotope dilution method and method of standard additions agreed satisfactorily. Detection limits were in the range of 5‐15 and 0.4‐0.5 ng l^?1 for Hg and Tl in seawater, respectively, with the ETV‐ICP‐MS method. The precision between sample replicates was better than 18%) for all the determinations.     

Elemental Analysis of Stone Fruits by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry and Direct Mercury Analysis

This study reports the concentrations of eight trace essential (Zn, Mn, Cu, Ni, Cr, Co, V, and Se) and four toxic elements (Pb, As, Cd, and Hg) in commonly consumed stone fruits from South Korea. The samples were digested by microwave-induced combustion and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The concentrations of mercury were analyzed by direct mercury analysis (DMA). The analytical techniques were validated by linearity, limits of detection and quantification, precision, recovery, and for accuracy by analyzing a spinach leave-certified reference material; satisfactory results were obtained in all cases. The concentrations of essential trace elements varied considerably among the stone fruits. Generally stone fruits contained comparatively high concentrations of Zn (0.946 to 7.86?µg/g) and Mn (below the limit of detection to 1.66?µg/g), while lower contents of Cu (0.214 to 1.24?µg/g), Cr (0.032 to 0.114?µg/g), Ni (0.006 to 0.091?µg/g), Co (0.004 to 0.016?µg/g), V (below the limit of detection to 0.023?µg/g), and Se (0.0002 to 0.005?µg/g) were obtained. The concentrations (µg/g) of toxic metals were 0.007 (peach) to 0.016 (cherry) for Pb, 0.001 (plum) to 0.007 (cherry) for As, 0.002 (apricot and cherry) to 0.003 (peach) for Cd, and 0.0003 (peach) to 0.0016 (jujube) for Hg. The values for the estimated dietary intakes, target hazard quotients, and hazard indices were lower than the recommended safety limits by World Health Organization. Therefore, the analyzed stone fruits were deemed to be safe for human consumption.