薛慧北京海光儀器公司液相色譜-原子熒光聯用分析技術1345背景及意義液相色譜-原子熒光聯用分析技術LC-AFS在元素形態分析中的應用發展前景2元素形態分析常用聯用技術砷中毒主要是由于食物中含有大量

所致，是中國貴州、新疆、臺灣部分地區的多發疾病。其常見癥狀為皮膚損傷，包括手和腳的角化癥、皮膚癌等，此外還會造成肝硬化、肺癌等內臟疾病。無機砷黃浦江死豬事件或因飼料砷超標日本水俁病丨中毒甲基汞根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義，“元素形態(speciation)是指物質的原子和分子組成的形式”，即指元素在體系或樣品中存在的特定的化學形式（包括游離態、共價絡合態、絡合配位態、超分子結合態等），而元素形態分析即指對元素不同形態及其分布進行定性和/或定量分析的過程。自然界中的元素均以不同的化學形態存在，越來越多的研究表明，元素的毒性、生物可利用性和遷移性與元素的化學形態息息相關。因此，確定元素的哪些形態對人體危害較大，哪些形態對人體基本無害已變得至關重要。傳統的僅以元素總量為依據的研究方法已不能滿足現代科學發展的需要。綜上可知：發展一種簡易、快速、靈敏而可靠的形態分析方法則成為擺在分析化學家面前的一個迫切的研究課題。該分析方法也將為建立更加合理的衛生限量標準提供相應的參考。分離技術專用接口氣相色譜（GC）冷阱分離（CT）毛細管電泳（CE）高效液相色譜（HPLC）檢測技術原子吸收（AAS）原子熒光（AFS）等離子發射（ICP-AES）等離子體－質譜（ICP-MS）元素形態分析常用聯用技術在上述的聯用方式中，以HPLC-ICP-MS和HPLC-AFS（HPLC常簡寫為LC）在元素形態分析中的應用最為普遍。有相關專家在砷形態分析的分析性能上對比了ICP-MS和AFS兩種檢測器，發現AFS可以獲得與ICP-MS相當的靈敏度，而AFS作為檢測器，還具有以下優點：元素形態分析常用聯用技術靈敏度高、線性范圍寬；選擇性高、干擾少；儀器結構簡單，操作簡便；價格便宜，易于普及。液相高壓輸液泵色譜柱、六通進樣閥(手動），可選配液相自動進樣器在線接口裝置（在線紫外消解儀）蒸氣發生原子熒光主機專用液相色譜-原子熒光聯用分析軟件其它相關配件液相色譜-原子熒光聯用儀的構造部件液相色譜-原子熒光聯用儀原理示意圖液相泵K2S2O8/KOHKBH4/KOH蠕動泵紫外燈色譜柱進樣閥廢液氣液分離器AFSArHCl液相色譜-原子熒光聯用儀連接示意圖HPLCAFSUVVGGLPumpWasteCarrierGasHClKBH4ArK2S2O8液相色譜-原子熒光聯用儀（海光儀器）蠕動泵系列（LC-AFS9600/9800）注射泵系列（LC-AFS9700/9730/9760/9780）最小檢出量：As（Ⅲ）＜2ng/mL；DMA＜4ng/mL；MMA＜4ng/mL；

As（Ⅴ）＜10ng/mL；無機汞＜0.4ng/mL；甲基汞＜0.2ng/mL；乙基汞＜0.4ng/mL；分析時間：＜8分鐘（四種砷形態，三種汞形態）；重復性：定性＜0.5%，定量＜5%；線性范圍：三個數量級；可對樣品中的砷、汞、硒、銻等元素進行形態分析。模塊化設計，原子熒光主機可與形態分析單元分離使用；液相色譜-原子熒光聯用分析儀器技術特點-海光儀器液相色譜注射進樣，六通閥觸發后，軟件實現數據自動采集，元素各形態分離效果良好，譜圖記錄完整；特殊設計的雙層密閉紫外消解裝置，無紫外光泄露，保護人體不受損害；專用液相色譜-原子熒光聯用分析軟件，操作簡單，界面清晰，可同時控制原子熒光和遠程控制高壓輸液泵；原子熒光數據采集用模擬信號方式輸出，可直接配接各類商品高壓液相泵和液相自動進樣器；液相色譜-原子熒光聯用分析儀技術特點

-海光儀器食品科學環境科學食品類、植物類、海鮮類污染檢測健康食品和保健品的研發生活用水、工業廢水污染檢測大氣、土壤、沉積物污染檢測日用品有毒有害污染檢測商品中有毒元素的限量標準液相色譜-原子熒光聯用技術的應用領域微量元素醫學、中草藥等新藥物的設計生物醫學

商品檢驗主要應用砷形態分析硒形態分析銻形態分析汞形態分析液相色譜-原子熒光聯用技術在元素形態分析中的應用【As(III)、As(V)、MMA、DMA等】【Hg2+、MeHg、EtHg、PhHg】【Se(IV)、Se(VI)、SeCys、SeMet、SeEth

】【Sb(III)、Sb(V)、三甲基銻鹵化物等】LC-AFS在元素形態分析中的應用

-以砷為例自然界中常見的砷形態主要有七種，即三氧化二砷【As2O3

】、亞砷酸鹽【As(Ⅲ)】、砷酸鹽【As(Ⅴ)】、一甲基胂酸【MMA】、二甲基胂酸【DMA】、甜菜堿砷【AsB】和膽堿砷【AsC】，另外還有其他更復雜的砷化合物，例如砷糖【AsS】

、砷脂【AsL】等。毒性順序：As2O3＞無機砷

＞＞有機胂＞AsB、AsC、AsS等砷的形態與毒性（mg/Kg）

As2O33As(Ⅲ)14As(Ⅴ)20MMA700-1800DMA700-2600AsC6500AsB＞10000砷糖＞8000砷的主要形態對大鼠的半致死量LD50（見表）水大氣沉積物土壤自然環境中，砷主要以有毒的無機砷（砷酸鹽和亞砷酸鹽）的形式存在。有機體（尤其是海產品）的組織中，主要是毒性較低或無毒的MMA、DMA及砷的氨基酸衍生物（如AsB、AsC）。LC-AFS在元素形態分析中的應用

-以汞為例自然界中常見的汞形態主要有五種，即單質汞【Hg】

、無機汞【Hg2+】、甲基汞【MeHg+】、乙基汞【EtHg】、苯基汞【PhHg】（含量極少）。有機汞（甲基汞、乙基汞和苯基汞）比無極汞更易溶于脂肪，提前進入神經系統，傷害更大更快。在有機汞中，甲基汞的毒性最強，它能破壞腦細胞，引起神經系統紊亂，而且，它可容易地通過胎盤并作用于胎兒。所以它被視為最危險的化學物質之一。毒性順序：甲基汞＞乙基汞

＞苯基汞＞無機汞據報道，海水中的Hg主要以HgCl42-和HgCl3-的形態存在，海洋中約含Hg6.9×l06

噸，數量巨大的Hg經海產品及魚類濃縮進入食物鏈，魚類及鳥類體內的Hg主要以甲基汞存在。在自然環境中Hg的含量為：土壤和底質100～200μg／kg，海水0.005~0.03μg／L，大氣為0.003～0-01μg／m3，魚體中約為l00μg／kg，而金槍魚、旗魚等大型魚種約含Hg500～2000l00μg／kg（最近新聞：亨氏、貝因美等知名品牌生產的嬰幼兒輔食-魚泥汞超標）。土壤海水旗魚金槍魚鳥類汞及其化合物曾大量的用于殺蟲劑、殺菌劑、電氣設備等工業生產中，在生產過程中排放的廢水和廢渣造成了環境中汞的污染。實例分析砷及砷的化合物已被確認為是致癌物，三價砷毒性最強，五價砷次之，有機砷毒性極小。但是，如果樣品中砷總量超標，往往被認為是有毒價態超標，因此砷尤其是砷形態的檢測尤為重要，而總砷的檢測方法比較成熟，主要問題在于砷形態的檢測。以面粉和海帶紫菜中砷形態檢測為例。實例分析：面粉中的砷形態研究面粉中砷的主要存在形態?現代砷礦的開采和熔煉、工業廢料的排放、含砷農用化學品如殺蟲劑、除草劑等的使用導致了土壤等環境污染，而小麥在生長環境中比較容易吸收富集砷，其顆粒對砷的積累導致面粉成為人們攝入砷的重要途徑之一，因此對面粉砷形態及含量的檢測變得極為重要。研究對象：市售面粉實驗試劑與設備砷形態標準儲備溶液（中國計量科學研究院）；鹽酸、硝酸(優級純)；硼氫化鉀、氫氧化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀（分析純）；實驗用水：高純水；液相過濾膜（0.22μm）。標準使用液需現配，防止砷形態之間相互轉化。原子熒光光度計；高效液相色譜泵；手動進樣閥；真空抽濾泵；超聲波清洗機；陰離子交換分析柱；可調溫度電加熱板；萬分位電子分析天平(精確到0.0001克)；離心機等。色譜柱為陰離子分析柱【PRP-X100(id:250mm×4.1mm，10μm)】、陰離子交換分析柱(Hamilton)或等效同種類分析柱。為保護分析柱，提高色譜柱使用壽命，可以使用陰離子保護柱。實驗試劑與設備流動相為：磷酸氫二鈉（Na2HPO4)0.8954g+磷酸二氫鉀

(KH2PO4)3.026g

溶解500mL高純水中，調節PH約5.9，洗脫溶液需經0.45μm無機膜過濾，超聲脫氣后方可使用。要進行元素形態分析首先需要建立合理的前處理方法，在元素形態不發生改變的基礎上，對樣品中的待測物進行提取純化。提取方法

按照使用提取液的不同可分為：酸提取、水提取、甲醇-水提取、氯仿-甲醇-水提取、酸浸提等。前處理方法稀酸超聲提取方法更為有效，耗時短，提取效率高，操作簡單。90度水浴冷卻離心過濾形態分析0.15mol/L稀硝酸前處理方法超聲砷組分設定譜圖實驗結果5.500As（Ⅲ）DMAMMAAs（Ⅴ）砷形態標準系列譜圖實驗結果50μg/L20μg/L10μg/LAs（Ⅴ）MMADMAAs（Ⅲ）砷四種組分標準曲線圖As（Ⅲ）

As（Ⅴ）

DMA

MMA實驗結果實驗結果圖1：面粉中砷的形態分離譜圖

砷形態本底值/μg/kg加標量/μg/kg加標測定值/μg/kg回收率/%As(Ⅲ)As(Ⅴ)15.32.3501002005010020058.4111225.344.493.1190.586.395.710584.290.894.1表1：面粉加標回收結果

實驗結果由圖3可以看出，面粉樣品中砷的主要形態為As(Ⅲ)和As(Ⅴ)，還含有少量DMA。此測定結果與文獻報道谷物類樣品中砷形態以無機砷為主相一致,同時在三價無機砷分離之前還檢測到峰信號，保留時間與之非常接近，說明還存在一種未知的砷化合物，經過與總砷含量比較證實，此砷化合物可能是一種砷糖，多存在于植物類物質中，且毒性很弱，不會對人體構成傷害。圖1為市場購買面粉中砷的形態分析結果，表1為樣品進行加標回收實驗測試結果,加標回收率為85%-110%，效果良好。實例分析：海產品中的砷形態研究海產品中有機砷形態含量高，毒性小。研究對象：市售紫菜和海帶實驗結果海帶中砷形態分析結果

紫菜中砷形態分析結果

實驗結果由以上實例分析可知，利用本公司生產的液相色譜-原子熒光聯用儀測試砷四種形態時，分離效果好，信號強，結果準確可靠，適于用各類物質中砷形態的測定。實例分析：魚肉中的汞形態研究Hg是累積性元素，通常會在海洋食物鏈中得到極大的富集，人類食用了Hg含量超標的魚肉將會中毒。其中甲基汞的毒性要遠高于無機汞，并且具有極強的生物親和力，同時無機汞易于在生物體內富集并轉化為甲基汞，所以對Hg形態的研究至關重要。研究對象：魚肉標準物質實驗試劑與設備汞形態標準儲備溶液（中國計量科學研究院）；鹽酸、甲醇(優級純)；硼氫化鉀、氫氧化鈉、醋酸銨、L-半胱氨酸（分析純）；實驗用水：高純水；液相過濾膜（0.22μm）。標準使用液需現配，防止汞形態之間相互轉化。原子熒光光度計；高效液相色譜泵；六通進樣閥；真空抽濾泵；超聲波清洗機；C18色譜柱；可調溫度電加熱板；萬分位電子分析天平(精確到0.0001克)；離心機等。色譜柱為C18分析柱為保護分析柱，提高色譜柱使用壽命，可以使用保護柱。實驗試劑與設備流動相為：醋酸銨（4.6g/L)、L-半胱氨酸（1.2g/L)和5%甲醇混合溶液，溶液需經0.45μm無機膜過濾，超聲脫