探析水域中的汞含量

早在数百年前，汞便作为处方药广为医学界所使用，人们曾确信其具有治疗功效。然而，随着对汞的毒性的日益了解，20世纪早期汞处方就逐渐被取缔。如今，汞中毒事件已鲜有发生，而由实验或工业事故引起的汞中毒事件，通常是接触或食用了受汞污染的食品和水所致。

当然，工业界的过失并非造成汞进入水域的唯一途径。即便是合法经营的工业部门，如火电厂、水泥和金属制造厂等也会将微量的汞排放到环境中。此外，汞还可能通过地震或者火山的活化释放到自然界中。这些来源使得汞成为了水源中的一种固定的组成，因此要求环保当局和工业部门对其实施常态的监控。监督部门的挑战在于需要判定在何种浓度水平下可对于汞的摄入忽略不计，而对于工业界而言，则需要开发一种足够灵敏的技术，以准确地测量所规定的界限值。

鉴于汞的实际毒性，世界卫生组织（WTO）最近公布：汞的最大摄入量为2μg/kg/天 。欧盟规定饮用水中的汞含量最高不超过0.5μg/L，美国环保局则规定最高不超过2μg/L。尽管两种规定值尚存在些许差异，但均是极低的浓度，这意味着科研人员将面临一项高难度的分析挑战。

图1. 尽管具有一定的毒性，但在20世纪早期汞却经常被用作处方药。

ICP-MS定量分析

ICP-MS为微量元素的定量分析提供了一种有效的解决方案。该技术具有高灵敏度、低检测限、广泛的分析范围、多元素分析等优势，既能够进行半定量也能够进行全定量分析。

作为微量元素分析的领先技术，ICP-MS也有其运行的困难，即其对于汞的分析几乎未予考虑。基质的相互作用是ICP-MS分析中的主要问题之一，尤其是对于具有复杂基体的样品，如自然水域中的样品。这些问题源自多元和恒压基质的干扰，使定量分析低浓度样品时可能造成中断或者结果被取消。

多原子的干扰产生于两个或多个不同元素的同位素在等离子中的结合，且其质/荷比与目标离子平分的时候，使得二者无法区分开，导致分析结果不准确。此外， ICP-MS分析汞含量的复杂性还在于，汞易在样品导入系统中析出和粘附，产生 “拖延”效应，而其在后继的分析中又会释放出来，从而影响分析的重现性。

最近，布鲁克公司开发了一款现代化的分析系统 Aurora M90，旨在克服上述问题，并对汞含量进行ICP-MS分析。Aurora M90的设计包含了一个新开发的90°的离子反射镜，明显降低了背景信号（如图2所示）。

图2. Aurora M90 的90°的离子镜保证了有效的离子传递，减少了基体干扰，且具有较高的灵敏度。

该装置将分析溶质离子引领到质量分析器中，而光量子和中性微粒子则被直接引导穿过镜子的空心结构。采用这种方式可使通过四极截取锥得到的分析溶质量超过80%。借助于其离子传递效率，在氧化物比值（CeO+/Ce+)低于3%的情况下，Aurora M90的灵敏度对毫克每升的分析溶质可超过1000mc/s。

此外，借助于新开发的碰撞反应界面装置，Aurora M90可使原子聚合效应的干扰得到捕获、排除或减少。对于等离子体外加了一种碰撞气体，旨在诱导碰撞或者与干扰离子之间的离子-分子反应。由此导致了一系列化学和物理的交换作用，排除了干扰和多原子化的影响。与此同时，汞的延误效应问题也通过集成式软管泵得以排除。该软管泵可以提供按需流动的冲洗步骤，以此节省冲洗剂，并减少了由延误效应而导致的样品污染。

系统的可靠性

研究人员应用Aurora M90对天然的水体、饮水和废水样品进行了测量。采用加入1μg/L汞来优化离子光学性能并取得汞同位素的最佳信号。线性检定、测量极限值的测定（LOQ)以及准确度的特征，均系按照法国的LOQ标准化方法 NFT90210（2009）进行求值。应用天然水样品来估算测量极限值，获得的试剂可测的极限值为2ng/L，测定方法的检测限（MDL)则为0.3ng/L。

虽然对于EPA标准而言，天然水中汞的浓度值尚在限定值以内，但却高于欧盟标准要求的范围。而饮水中汞的浓度为2.7μg/L的测量结果已超出了允许的浓度范围。如同所预料的那样，废水中汞含量（35.0μg/L）引发了强烈污染。实验人员选取汪代地区（法国）河流中的水样，进行实际定量测量极限值的确定。如图3所示，最终确定的极限值为2ng/L，而所得测量方法的检测限则为0.3ng/L。

图3. 根据NF T 90201进行测量极限值LOQ的确证。

进一步的研究旨在证明吹扫系统抵消汞的记忆效应的效率。在分析了一个高浓度的标准汞溶液之后，直接来分析空白样品。由此所得浓度值小于1ng/L，即证明了系统阻止延误效应的可靠性。

小结

长期以来，ICP-MS一直作为痕量金属分析的黄金标准方法。而由于ICP-MS在进行汞的高通量分析时的困难，致使这一技术长期以来未得到广泛应用。如今，布鲁克公司开发的Aurora M90分析系统已在如何减少基体干扰和防止样品的拖延效应方面取得了进展，也使得ICP-MS在汞的定量分析上获得了广泛的认可。

应用ICP-MS 分析汞含量

ICP-MS采用高温下的诱导耦合等离子体（ICP)为光源，用于进行微小金属离子浓度准确的定量分析。凭借其灵敏度和多用性，ICP-MS堪称为痕量金属分析的首选方法。由于ICP-MS在进行汞的高样品通量分析时所产生的困难，使得该技术的应用有一定的局限性。但在减少基体干扰和防止样品拖延方面取得的进步，仍使这一技术在汞的微量分析上日益受到认可。