汞是一种熔点低、易挥发、毒性较大的金属元素，随着近代工业的发展，汞在生产和生活中得到广泛应用。汞主要以无机汞和有机汞2种形态存在。无机汞进入水体中的沉积物和土壤时，在微生物的作用下生成甲基汞、乙基汞和苯基汞等有机汞，有机汞具有亲脂性、生物放大效应和生物积累效应，其毒性往往是无机汞的几百倍。有机汞会通过食物链富集，可对人体中枢神经系统造成不可逆的损害^[1]。

目前有机汞的分析主要采用气相色谱-质谱法(GC-MS)、液相色谱-原子荧光光谱法(LC-AFS)、高效液相色谱-紫外检测器联用法(HPLC-UV)、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用法(HPLC-ICP-MS)等^[2-4]。其中HPLC-ICP-MS法具有检出限低、线性范围宽、干扰较少、前处理简单等优点^[5-6]，因此在有机汞分析中被广泛应用。

由于土壤中甲基汞和乙基汞的质量分数较低，通常＜总汞质量分数的1%^[7]，导致分析更为困难，所以对前处理方法的灵敏度要求很高。土壤中有机汞常用的前处理方法主要有酸浸提法、碱消解法、微波辅助萃取法、超临界流体萃取法、固相微萃取法、蒸馏法和液液萃取法等^[8]。其中，快速简便的酸浸提法是土壤和沉积物中有机汞分析的主要前处理方法；碱消解法因其可获得较高的萃取效率且用色谱分离时不会出现干扰峰，也成为汞形态分析的一种常用前处理方法^[9]。现采用酸浸提法和碱消解法这2种前处理方法，使用HPLC-ICP-MS法分析土壤中的有机汞，对比其检出限、准确度与消解效果等，比较2种前处理方法对测定结果的影响。

1 材料与方法 1.1 仪器及试剂 1.1.1 仪器

7500ce电感耦合等离子体质谱仪，配备加氧装置(美国安捷伦公司)；1200高效液相色谱仪(美国安捷伦公司)；Zorbax Plus C18色谱柱(4.6 mm×150 mm×5μm，美国安捷伦公司)；Millipore-Q超纯水仪(美国密理博公司)；FreeZone-2.5冷冻干燥机(美国Labconco公司)；CENCE L550低速离心机(湖南湘仪实验室仪器开发有限公司)；0.45 μm醋酸纤维滤膜(杭州特种纸业有限公司)。

1.1.2 试剂与材料

L-半胱氨酸(优级纯)、乙酸铵(优级纯)、氨水(优级纯)、溴化钾(优级纯)、硫酸铜溶液(0.01 g/mL)、硫代硫酸钠(分析纯)、氢氧化钾(优级纯)、盐酸溶液(2 mol/L，优级纯)，均购自天津科密欧化学试剂有限公司；甲醇(色谱纯)、二氯甲烷(色谱纯)，均购自德国默克公司；甲基汞、乙基汞、苯基汞3种标准贮备液(10 μg/mL，爱尔兰Reagecon公司)；辽宁棕壤[GBW07412(ASA-1)]、河南黄潮土[GBW07413a(ASA-2a)]、黑龙江黑土[GBW07458(ASA-7)]，均购自中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所。

1.2 仪器工作参数 1.2.1 HPLC参数设置

流动相：A相为乙酸铵(0.01 mol/L)/L-半胱氨酸(0.12%)，氨水调节pH值=7.5，经0.45 μm滤膜过滤；B相为甲醇。流动相流速为1.0 mL/min，进样量为50 μL。梯度洗脱：0~6 min，A、B洗脱相比例为92%、8%，6~11 min，A、B洗脱相比例为55%、45%，11 min后，A、B洗脱相比例为92%、8%，总时间为20 min。

1.2.2 ICP-MS参数设置

入射功率为1 500 W；采样深度为10.0 mm；玻璃同心雾化器；石英雾化室与炬管；雾化室采用半导体控温于-5 ℃；铂(Pt)采样锥和截取锥；采样模式为时间程序(Time program)；同位素为Hg²⁰²；积分时间为0.5 s。氧氩混合气比例随洗脱条件变化，A、B洗脱相比例为92%、8%时，氧氩混合气比例为5%，A、B洗脱相比例为55%、45%时，氧氩混合气比例为10%。

1.3 前处理方法原理 1.3.1 酸浸提法

试样通过酸性溴化钾溶液浸提，二氯甲烷萃取，乙酸铵/L-半胱氨酸溶液反萃取后，以液相色谱柱分离，电感耦合等离子体质谱仪检测，以保留时间定性，外标法定量。

1.3.2 碱消解法

试样通过氢氧化钾水溶液消解，二氯甲烷萃取，硫代硫酸钠溶液反萃取后，以液相色谱柱分离，电感耦合等离子体质谱仪检测，以保留时间定性，外标法定量。

2 结果与讨论 2.1 校准曲线的绘制

质量浓度为10 μg/L的3种形态的有机汞色谱图见图 1。由图 1可见，甲基汞、乙基汞和苯基汞的保留时间依次为2.260，4.270，9.340 min。用流动相A配制质量浓度为0.50，1.00，5.00，10.0，50.0 μg/L的混合标准溶液，进行测定。对不同质量浓度的甲基汞、乙基汞和苯基汞所对应的峰面积作图，线性范围和回归方程见表 1。由表 1可见，甲基汞、乙基汞和苯基汞在0.50~50.0 μg/L范围内呈现良好的线性关系，线性相关系数(r)＞0.999 5。

2.2 土壤样品前处理 2.2.1 酸浸提法优化

参考高尔乐等^[10]的研究，采用酸浸提法进行前处理。样品经-45 ℃冷冻干燥并混匀后于-18 ℃保存。称取2.00 g土壤样品于50 mL玻璃离心管中，用5 mL去离子水润湿，加入3 mL酸性溴化钾溶液(0.18 g/mL)，1 mL硫酸铜溶液(1 mol/L)，振荡过夜。然后加入6 mL二氯甲烷，振荡60 min，使得有机汞进入二氯甲烷相。3 500 r/min低速离心20 min后，取出3 mL有机相于10 mL玻璃离心管中。再加入1 mL硫代硫酸钠溶液(0.01 mol/L)，3 500 r/min离心60 min，使有机汞从二氯甲烷相进入到水相。取0.6~0.8 mL水相于1 mL塑料离心管中，采用高速离心机以12 000 r/min离心30 min，然后直接进样检测。

在实验过程中，发现以下问题：(1)离心管条件达不到要求。方法要求使用50和10 mL的玻璃离心管，以及1 mL的塑料离心管，且离心管必须具塞。实验室内没有符合要求的离心管。通过实际操作发现，采用10 mL的具塞玻璃采样管和1 mL的具塞试剂瓶，通过减小样品量的方式同样可以完成前处理。(2)离心机转速达不到要求。方法要求采用高速离心机以12 000 r/min离心30 min，实验室内离心机最大转速为5 800 r/min，为达到更好的消解效果，将离心时间加长至1 h。(3)采用振荡萃取法需要振荡过夜，实验用时较长。参考张少庆等^[11]的研究，采用超声萃取法替代振荡萃取法，可大大缩短实验时间。

根据以上问题，对酸浸提法进行优化，样品量从2.0 g减少到0.5 g，使用10 mL具塞玻璃采样管替代50 mL玻璃离心管，1mL的具塞试剂瓶替代塑料离心管；低速离心机5 000 r/min离心60 min替代高速离心机12 000 r/min离心30 min；采用超声萃取2 h替代振荡过夜，超声萃取30 min替代振荡60 min。

2.2.2 碱消解法优化

参考高尔乐等^[6]的研究，采用碱消解法进行前处理。样品均经-45 ℃冷冻干燥并混匀后于-18 ℃保存。称取0.2 g土壤样品于50 mL玻璃离心管中，加入2 mL 25%的氢氧化钾水溶液，振荡过夜；然后用移液管(5 mL)取1.5 mL浓盐酸逐滴加入玻璃离心管中和过量的碱，使pH值为6~8，加入6 mL二氯甲烷，振荡60 min，使得有机汞进入有机相。3 500 r/min离心20 min后，取出约3 mL二氯甲烷于10 mL玻璃离心管中。加入1 mL硫代硫酸钠溶液(0.01 mol/L)，振荡1 h，3 500 r/min离心30 min，使有机汞从二氯甲烷相进入到水相。取0.6~0.8 mL水相于1 mL塑料离心管中，采用高速离心机12 000 r/min离心30 min，然后直接进样检测。

由于土壤中有机汞质量分数较低，同时为了便于将2种前处理方法进行比较，因此将碱消解法土壤样品的取样量也定为0.5 g，其他前处理条件的优化方法参考酸浸提法。

2.3 2种前处理方法的性能指标比对

分批准确称取0.5 g不含有机汞的辽宁棕壤样品，按优化后的2种方法进行前处理。分3个批次进行加标，加标量分别为0.5，5.0和10.0 ng，每批次对7个样品进行分析，计算方法检出限、加标回收率和相对标准偏差(RSD)，结果见表 2。

由表 2可见，采用酸浸提法，甲基汞、乙基汞和苯基汞的方法检出限分别为0.5，0.6和0.9 μg/kg，甲基汞和乙基汞的加标回收率为72.4%~86.4%，RSD均＜9.3%；苯基汞的加标回收率偏低，均＜40%，RSD为7.4%~10.2%。采用碱消解法，甲基汞、乙基汞和苯基汞的方法检出限分别为0.4，0.4和0.3 μg/kg，加标回收率为61.2%~106%，RSD均＜8.6%。说明碱消解法相较于酸浸提法，具有更高的萃取效率，更好的回收率和重复性。

2.4 不同土壤样品的测定结果比对

选取辽宁棕壤、河南黄潮土和黑龙江黑土3种具有代表性的土壤样品，测得所有土样中均不含有甲基汞、乙基汞和苯基汞。对3种土壤进行加标，加标量为5.0 ng，计算加标回收率和RSD，结果见表 3。由表 3可见，采用酸浸提法，3种土壤样品中甲基汞和乙基汞的加标回收率为72.4%~83.7%，RSD均＜7.8%，苯基汞的加标回收率均＜40%，RSD为8.5%~9.2%；采用碱消解法，3种土壤样品中甲基汞、乙基汞和苯基汞的加标回收率为60.4%~90.4%，RSD均＜6.9%。说明碱消解法相较于酸浸提法，具有更高的萃取效率，更好的回收率和重复性。

3 结语

采用HPLC-ICP-MS法测定土壤中的甲基汞、乙基汞和苯基汞。对比不同的前处理方法和土壤样品，采用酸浸提法，甲基汞、乙基汞和苯基汞的方法检出限分别为0.5，0.6和0.9 μg/kg，甲基汞和乙基汞的加标回收率为72.4%~86.4%，RSD均＜9.3%；苯基汞的回收率偏低，均＜40%，RSD为7.4%~10.2%；采用碱消解法，甲基汞、乙基汞和苯基汞的方法检出限分别为0.4，0.4和0.3 μg/kg，加标回收率为61.2%~106%，RSD均＜8.6%。用酸浸提法进行前处理，土壤样品中的苯基汞由于强酸的作用，形态发生转化；而用碱消解法进行前处理，土壤样品中汞的稳定性相对较好。碱消解法相较于酸浸提法，具有更高的萃取效率，更好的回收率和重复性。酸浸提法可以作为测定甲基汞和乙基汞的前处理方法，但是在测定苯基汞时，推荐使用碱消解法。