元素形态概念的提出是现代材料和生命科学等领域的发展需要，如果仅研究体系中元素的总量，已经不足于研究该元素在体系中的生理、毒理作用．元素的行为效应并不取决于该元素的总量，特定的元素只有在特定的浓度范围和一定的存在形态才能对生命系统和生物体发挥作用．不同的元素形态有不同的性质，如有机砷化合物的毒性一般小于无机砷；As（III）的毒性大于As（V），烷基化汞、铅要比其相应的无机态毒性高得多等．依据IUPAC定义：元素的形态是该元素在不同种类化合物中的表现或分布：形态分析是样品中元素的一个或多个化学形态的定性和定量分析活动.元素形态分析方法是用现代分析技术进行原位、在线、微区和瞬时的高灵敏度和高分辨率的分析，而只用单一仪器或技术已很难完成分析任务，如砷和汞的分析．上世纪80年代以后，对汞和砷检测已达到ppt水平，特别是用ICP—MS能准确测定总砷、汞含量．但ICP—MS分析方法还难于完成金属元素的形态研究，而联用技术是现代分析科学的重要研究手段，自1980年由Hirschfeld 提出联用技术以来，各种联用手段迅速发展，其中液相色谱（HPLC）和电感耦合等离子体质谱（ICP—MS）联用技术是发展较为*的技术之一， 目前该技术已广泛应用于材料和生命科学样品中元素的形态分析．由于Hg的不同形态的毒性有较大差异，同时，它们在环境中的迁移以及在动植物体内的转化及毒性与他们的形态直接相关，环境和生态研究中Hg的形态分析越来越引起人们的关注．例如，Jackie Moron等人应用简单的样品处理方法提取头发样品中的不同Hg的形态 ．在他们的研究中发现，虽然HPLC—ICPMS在分析不同Hg的形态时能达到亚ppb量级的的检测限，但在0．1g头发样品中，只有其中的甲基汞与H 达到约500ng·g 时才能明显检出，但样品量不足或Hg不同形态浓度较低时，这些形态分析结果就变得不可靠．本研究进一步拓展了HPLC—ICPMS分析Hg形态的检测能力，使不同Hg的形态的检测限达到亚ppt量级，使该方法可用于实际头发样品以及海水等环境的分析．
1 HPLC与ICP-MS用的接口技术
如图1所示，将Agilent 1100系列液相色谱泵系统与Agilent 7500a型ICP—MS通过A~lent公司的接口系统连接起来．该接口系统将HPLC柱的流出液通过一个接地的PEEK管（内径0．1mm）引到ICP-MS的雾化器．该接口系统还带有HPLC与ICP—MS同步启动的功能．ICP-MS系统安装了PFA微量雾化器和屏蔽炬（Shield Torch）高灵敏度装置．ICP．MS工作时用含1ppb Bi的液相色谱流动相进行调谐，将Bi的灵敏度调到zui高，约25×10 CPS／ppb，在分析过程中也对Bi的信号进行检测，在10小时的分析过程中，发现Bi的信号稳定性优于5％ ，因而本试验未采用内标较正．
2 试验结果与讨论
用纯水分别配制1ppb甲基汞，无机汞，乙基汞（以Hg计），并配制3种Hg形态的混合标准，混合标样的HPLC—ICP．MS的Hg（202）选择离子谱图如图2所示，进样量20 l，流速0．4ml/min．通过单形态标样进样测定，确定甲基汞的保留时间为2．77min，无机汞的保留时间为3．71min，乙基汞的保留时间为8．02min．应用Agilent 7500a仪器安装的色谱软件对图2进行自动积分，积分结果如表1所示．
由表1可知，甲基汞的积分峰面积与乙基汞的积分峰面积大致相同，这和ICP—MS的检测与化合物的分子结构无关这一原理是相符合的．但它们的峰面积约为无机汞的峰面积的两倍．在整个试验过程中， 包括高浓度标准（100ng/l ）到低浓度标准（10ng/l ），大进样量（1000~1）到小进样量（20μ1），流动相流速0．4ml/min到0．5ml/min，这一比例保持不变．由于Hg2+是由普通无机汞标准配制，可能该标准中的Hg并不全是Hg2+ ，可能存在其他形态的Hg，如Hg+也可能由于原始无机汞的浓度不准确，对这一现象需要进一步讨论．
配制3种形态Hg的标准工作曲线系列，并用HPLC—ICP．MS分析，积分峰面积列表如表2．将表2工作曲线取对数作图如图3，可见，该技术的线性工作曲线范围大于4个数量级．
用3％NaC1溶液模拟海水样品，加入100ng/l 的3种Hg标准溶液后过滤，直接进样，与纯水中的谱图比较如图4．从积分峰面积结果得出，模拟海水中3种Hg形态分析的加标回收率在90％ 到110％ 之间．
在上述试验中，液相流动相的流速为0．4ml/min，进样环的容积为20il1．对一个多形态Hg样品分析需要约10min．通过加大进样环容积到100~1和加快流动相流速到0．5ml/min，可以进一步提高灵敏度并缩短分析时间，如图5—7所示．对1000ng/l。100ng/l，10ng/l，0ng/l 的标样工作曲线系列进行分析并进行谱峰叠加，分析时间缩短为约8min．积分峰面积约为20μl进样时的5倍，纯水背景如如图5所示．
当进一步加大进样环到1000μl时，10ng/l 混合标样的HPLC—ICP．MS分析灵敏度得到进一步提高，但峰保留时间及纯水分析时的背景谱图发生了变化，如图8所示．
当应用谱图相减技术，得出10ng/l 3种Hg形态的HPLC—ICP—MS谱图如图9所示．其积分峰面积也约为100μ进样时的10倍．从100μl及1000μl进样时10ng/l 标样的谱图的信噪比可以得出结论，HPLC—ICP—MS技术用于3种形态汞的分析可以达到单个ng/l 的量级甚至亚ng/l 量级．
3 结论
在本工作中，Shield Torch技术的高灵敏度为ppt量级的多种Hg的形态分析提供了足够的灵敏度．由于液相的流动相含有5％ 的甲醇，高有机负载可能导致ICP-MS分析信号的不稳定，尤其是甲醇分解所产生的碳粉可能导致ICP—MS锥口的堵塞，从而导致Hg及内标Bi信号的逐渐下降甚至*消失．在本试验中，Bi内标的信号始终保持稳定，这归功于控制于一5℃的双通道雾室除去大量的有机蒸汽和1550W 高功率ICP对样品基体的*分解．通过本研究，证明了ppt甚至亚ppt量级的Hg的形态分析是快速和可行的．
参考文献
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