（分析化学专业论文）原子光谱联用新技术及其在形态分析和金属组学中的应用.pdf

摘要 具有简便经济、 环境友好、高灵敏度和高选择性等优点，在形态分析和金属一 生物分子相互作用研究中有很好的潜在应用前景。 ( 3 )以 c e - e t a a s联用技术为主要手段， 结合圆二色光谱 ( c d ) 和傅 立叶变换红外光谱 ( f t i r ) 研究了四 种形态汞 ( m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 和 h g ( i i ) ) 与d n a的 相 互作用。 利 用c e - e t a a s 联 用技 术直接证明了 四 种形态 汞 与d n a的 相互 作 用以 及m c h g - d n a , e t h g - d n a , p h h g - d n a和h g - d n a 加 合 物的 生 成 。 测 得m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 与d n a( 以 碱基 对b .p .计) 结 合的 化学计量比 为 1 : 3 ， 而 h g ( i i ) 与 d n a结合的化学计量比为 1 :4 。测得 m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 和h g ( i i ) 与d n a相互 作 用的结合常数 ( k b ) 分别为 ( 6 .4 0 1 0 .4 8 ) x 1 0 6 , ( 5 .9 8 1 0 .4 2 ) x 1 0 6 , ( 6 .3 2 1 0 .3 6 ) x 1 0 6 和 ( 4 . 1 4 1 0 .2 6 ) x 1 0 6 l m o l ( 3 7 ) 。 m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 和h g ( i i ) 与d n a的 结合反应在 起始3 0 m i n 内 对汞形态为假一级反 应动力学特征， 结合反应对d n a为零级动力学。 表观速率 常 数 分 别 为 ( 5 .6 1 0 .2 ) x 1 0 -3 , ( 4 .7 1 0 .2 ) x 1 0 3 , ( 5 . 1 1 0 .3 ) x 1 0 -3 和 ( 4 .3 士 0 .2 ) x 1 0 .3 m in ( 3 7 0 c ) 。以 上实 验数据表明甲 基汞与d n a的 结 合能力较其他形态的汞强。四 种形 态 汞与d n a ( b .p . ) 在摩尔 浓度比1 : 1 作 用的c d光谱表明， d n a的 构型 没有明 显变化。 f t i r光谱研究表明， 四种形态汞与d n a分子的碱基间 有作用， 而与d n a分子 骨 架的 糖 环和磷酸 基团 无明 显的 作 用。 m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 和h g ( i i ) 与不同 碱基的作用具有不同的 选择性。 ( 4 )以c e - e t a a s联用技术为主要手段， 结合 c d ，拉曼光谱和x 一射 线光电 子能谱 ( x p s ) 系统地研究了四种形态汞 ( m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 和h g ( i i ) ) 与 人 血 清白 蛋白( h s a ) 的 相互作 用。 利用c e - e t a a s 联 用技术 直 接 证明 了四 种形 态汞 与h s a的 相互作 用和m c h g - h s a , e t h g - h s a , p h h g - h s 和h g - h s a加 合 物的 生 成。 测 得m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 和h g ( i i ) 与 h s a结合的 化学计量比 分别为4 : 1 , 4 : 1 , 3 : 1 和6 : 1 。 测定了m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 和h g ( i i ) 与h s a相互作用的 结 合常数( k b ) 、 自 由 能变( o g ) , 嫡变( a s ) 和焙变 ( a h) 等热力学参数。 发现7 m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 和 h g ( i i ) 与 h s a 有 两 种 结 合 反 应 ， 强 结 合 作 用的k b 分 别 为 ( 1 .2 9 1 0 .0 4 ) x 1 0 , ( 1 . 1 1 1 0 .0 5 ) x 1 0 几 ( 1 .0 6 1 0 .0 4 ) x 1 0 7 和 ( 1 .0 1 1 0 .0 2 ) x 1 0 l m o l 1 ( 3 7 0 c ) ， 弱 结合作 用的k y 分别 为 ( 3 . 1 5 士 0 . 1 2 ) x 1 0 6 , ( 2 .0 4 1 0 .2 1 ) x 1 0 6 , ( 2 .7 5 1 0 .1 6 ) x 1 0 6 和 ( 3 .2 9 1 0 .2 4 ) x 1 0 6 l m o l ( 3 7 ) 。并且四 种形态 汞与 h s a的两种结合反应都是烩和嫡共同驱动的自 发过程 摘要 ( a g 0 , a h 0 ) o m c h g ( i ) , e t h g ( i ) . p h h g ( i ) 和h g ( i i ) 与h s a在最 初3 0 m i n 内 对汞形态为一级反应动力学， 对h s a为零级动力学， 速率常数 ( k ) 分 别为( 1 . 1 2 + 0 .0 3 ) x 1 0 74 , ( 1 .0 3 + 0 .0 4 ) x 1 0, ( 0 .8 7 0 .0 7 ) x 1 0和 ( 1 .0 0 1 0 .0 5 ) x 1 0 m i ri ( 3 7 0 c ) 。 四 种形 态汞与h s a结 合反 应的 表 观活 化能( 凡) 在5 6 .9 - 5 9 . 0 k j m o l ， 之间。 c d光 谱表明 无机汞与三种有机汞使h s a分子肚链中 局部肤段骨架 的构象产生不同的变化。拉曼光谱和x p s实验表明第一种即强结合位点可能是 c y s - 3 4上的 琉基( - s h ) 。 第二种是由 二 硫键、 去 质子肤氮、 咪哇 基和叫 噪基上 的氮、 以 及去质子 狡基上的氧所形成的较弱结合位点。 正是h g ( i i ) 在第二类位点 形成了 具 有一定 构 型的 稳定配合物， 才表 现出c d光谱中h g ( i i ) 作 用后的h s a 分子二级结构的明 显变化。 ( 5 ) 以 c e - e t a a s 联用技术为 主要 手 段， 结 合c d 和f t i r 光谱 研究了 c d ( i i ) 与d n a 间 相互作用. 利用c e - e t a a s 联用技术直接证明了 c d ( i i ) 与 d n a 的相互 作用和 c d ( i i ) - d n a 加合物的生成， 测定了 c d ( i i ) 与 d n a 间相互作用的 k b . a g . a s 和 h 等 热力学参数. 测得c d ( i i ) 与d n a 结合的 化学计量比为1 . 5 ， 发现d n a 与 c d ( i i ) 有 两 种 结 合 反 应 ， 其 k b 分 别 为( 1 .3 6 f 0 .0 4 ) x 1 0 6 和( 6 .9 f 0 .4 ) x 1 0 5 l m o l , ( 3 7 0 c ) ， 并且这两种结合反应都是烩和嫡共同驱动的自发过程( a g 0 , a h 0 ) . f t i r 光谱表明c d ( i i ) 易与 d n a 双螺 旋内 侧 碱基对和 磷酸骨 架结 合， c d 光谱证明了 c d ( i i ) 与 d n a 的相互作用使 d n a 的 二级结构发生改 变. ( 6 ) 发展了 适合于h p l c -c v a f s 联用技术进行汞形态分析的在线室温柱 后氧化新技术，克服了现有柱后氧化技术中装置复杂、反应时间长等缺点， 建 立了汞形态分析的 h p l c 一在线室温柱后氧化一 c va f s 联用技术。此技术具有 简便、 快速、 经济 和灵 敏等优点， 对于 m c h g ( i ) , e t h g ( i ) , p h h g ( i ) 和h g ( i i ) 形 态 分析的精密度分别为1 . 8 2 .8 % 峰面积) 和1 .7 2 .9 %( 峰高) ， 检出限( s i n = 3 ) 为1 9 2 7 p g ( 以 h g 计， 进样体积1 0 0 p l ) 。 该技术己 成功应用于鱼肉 标准参考物 ( d o r m - 2 ) 和市售海产品中汞的形态分析， 以 及国家标准物质研究中心金枪鱼 标准参考物中 汞形态的定值。 关键词:联用技术，毛细管电泳，原子光谱，形态分析，金属组学 ab s t r a c t n o v e l h y p h e n a t e d t e c h n i q u e s o f a t o m i c s p e c t r o m e t r y f o r e l e m e n t a l s p e c i a t i o n a n d me t a l l o m i c s l i y a n ( a n a l y t ic a l c h e 而s t ry ) d i r e c t e d b y p r o f e s s o r y a n x i u - p i n g ab s t r a c t i n t h i s d i s s e r ta t i o n s e v e r a l n e w h y p h e n a t e d t e c h n i q u e s h a v e b e e n d e v e l o p e d o n t h e b a s i s o f c a p i l l a ry e l e c t r o p h o r e s i s ( c e ) , h i g h p e r f o r m a n c e l iq u i d c h r o m a t o gr a p h y ( h p l c ) , fl a m e - h e a t e d f u r n a c e a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o m e t ry ( f h f - a a s ) , e l e c t r o t h e m i a l a t o m i c a b s o r p t i o n s p e c t r o m e t ry ( e t a a s ) , a n d c o l d v a p o r a t o m i c fl u o r e s c e n c e s p e c t r o m e t ry ( c v - a f s ) . t h e d e v e l o p e d t e c h n i q u e s i n c l u d e c e一 1 74- a a s , c e - e t a a s , a n d h p l c - r o o m t e m p e r a t u r e o x id a t i o n - c v a f s . t h e d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o f n e w h y p h e n a t e d t e c h n i q u e s f o r t h e s t u d i e s o f e l e m e n t a l s p e c i a t i o n a n d m e t al l o m ic s h a v e b e e n s t u d i e d i n d e t a i l , a n d a r e s u m m a ri z e d a s f o l l o ws : ( 1 ) c e w a s d i r e c t l y i n t e r f a c e d t o f h f - a a s v i a a h o m e - m a d e t h e r m o s p r a y i n t e r f a c e f o r n a n o l i t e r t r a c e e l e m e n t s p e c i a t i o n . t h e c e一f h f - a a s i n t e r f a c e i n t e g r a t e d t h e s u p e ri o ri t i e s o f s t a b l e c e s e p a r a t i o n , c o m p l e t e s a m p l e i n t r o d u c t i o n a n d c o n t i n u o u s v a p o ri z a t i o n f o r a a s d e t e c t i o n w it h o u t t h e n e e d o f e x t r a e x t e rn a l h e a t s o u r c e s a n d a n y p o s t - c o l u m n d e r i v a t i o n s t e p s . t o d e m o n s t r a t e t h e u s e f u l n e s s o f t h e d e v e l o p e d h y b r i d t e c h n i q u e f o r s p e c i a t i o n a n a l y s i s , t h r e e e n v i r o n m e n t a l l y s i g n if i c a n t a n d t o x i c f o r m s o f m e t h y l m e r c u ry ( m e h g ( i ) ) , p h e n y l m e r c u ry ( p h h g ( i ) ) a n d i n o r g a n i c m e r c u r y ( h g ( i i ) ) w e r e t a k e n a s m o d e l a n a l y t e s . b a s e l i n e s e p a r a t i o n o f t h e t h r e e m e r c u ry s p e c i e s w a s a c h i e v e d 勿c e in a 6 0 - c m l o n g x 7 5 - g m i .d . f u s e d - s i l i c a c a p il l a ry a t 2 0 k v a n d u s in g a m ix t u re1 0 0 m m o l l o f b o r ic a c id a n d 1 0 % v / v m e t h a n o l ( p h 8 .3 ) a s r u n n i n g e l e c t r o l y t e . t h e p r e c i s i o n ( r s d , n =7 ) o f m i gr a t i o n t i m e , p e a k a r e a a n d p e a k h e ig h t f o r t h e m e r c u ry s p e c ie s a t 5 0 0 g g l t ( a s h g ) le v e l w e r e i n t h e r a n g e o f 0 .9 - 1 .2 % , 1 .5 - 1 .9 % , a n d 1 .4 - 2 .0 % , re s p e c t i v e l y . t h e d e t e c t i o n ab s t r a c t l i m i t ( s i n二 3 ) o f t h r e e m e r c u ry s p e c ie s w a s 5 0 .8 士 2 .4 1 tg l ( a s h g ) f o r 6 0 汕 s a m p l e i n j e c t i o n , w h i c h w a s a l m o s t i n d e p e n d e n t o n s p e c i f i c m e r c u ry s p e c i e s . t h e d e v e l o p e d h y b r id t e c h n i q u e w a s s u c c e s s f u l l y a p p l i e d t o t h e s p e c i a t i o n a n a ly s i s o f m e r c u ry in a c e rt i fi e d r e f e r e n c e m a t e r i a l ( d o r m - 2 , d o g f i s h m u s c l e ) . ( 2 ) a n e w h y b r i d t e c h n i q u e f o r n a n o l i t e r t r a c e m e t a l s p e c i a t i o n a n d m e t a l s p e c i e s - b i o m o l e c u l e i n t e r a c t i o n s t u d y w as d e v e l o p e d b y o n - l i n e c o u p l i n g c e t o e t a a s v i a a h o m e - m a d e t h e rmo s p r a y i n t e r f a c e . t h e d i s t i n g u i s h e d f e a t u r e s o f t h e d e v e l o p e d h y b r i d t e c h n i q u e in c l u d e c o m p l e te s a m p l e i n t r o d u c t i o n , n a n o l i t e r s a m p l e a n d r e a g e n t c o n s u m p t i o n , a n d r e a l - t i m e e t a a s d e t e c t i o n w i t h h i g h s e n s it i v i ty a n d l o w c o s t w i t h o u t t h e n e e d o f a n y e x t r a e x t e r n a l h e a t s o u r c e s a n d p o s t - c o l u m n d e r i v a t i o n s t e p s i n a c c o r d a n c e w i t h t h e n o r m o f g r e e n c h e m i s t ry . t h e u s e f u ln e s s o f t h e n e w h y b r id t e c h n i q u e w as d e m o n s t r a t e d 衍i t s a p p l i c a t i o n t o t h e s t u d y o f m e r c u ry a n d c a d m i u m s p e c i a t i o n , i n t e r a c t i o n - o f c d ( i i ) w i t h b o v i n e s e r u m a l b u m i n . t h e d e t e c t i o n l im i t s ( s i n= 3 ) f o r m e r c u ry s p e c ie s a n d c a d m i u m s p e c i e s w e r e 1 4 .8 :e 0 .7 1 tg l ( as h g ) , a n d 1 . 1 : 0 . 1 l tg l ( as c d ) , re s p e c ti v e l y . t h e p r e c is io n ( r s d , n 一 7 ) f o r t h e s p e c i a t i o n o f m e r c u r y a n d c a d m i u m w as b e l o w 3 % . ( 3 ) t h e i n t e r a c t i o n s o f h g ( i i ) , mc h g ( 1 ) , e t h g ( i ) a n d p h h g ( i ) w i t h d n a w e r e p r o b e d 勿t h e d e v e l o p e d c e - e t a a s h y b r id t e c h n i q u e , c i r c u la r d i c h r o i s m ( c d ) a n d f o u r i e r t r a n s f o rm i n f r a r e d ( f t i r ) s p e c t r o s c o p y . t h e c e 一e t a a s as s a y a l l o w s s e n s i t i v e ly p r o b i n g t h e l e v e l o f d n a d a m a g e b y m e r c u ry s p e c i e s a n d e x t r a c t i n g t h e t h e r m o d y n a m i c a n d k i n e t i c i n f o r m a t i o n o n t h e i n t e r a c t i o n s o f m e r c u ry s p e c ie s w i t h d n a , p r o v i d e s d i r e c t e v i d e n c e s f o r t h e f o r m a t i o n o f m e r c u r y s p e c i e s - d n a a d d u c t s . t h e b i n d i n g a f fi n i ty o f m e r c u ry s p e c i e s t o d n a i n c r e a s e s i n o r d e r o f h g ( i i ) 9 8 % ; l o t : 1 2 0 1 5 0 2 , u s a )为电 泳纯试剂，不含脂肪酸和球蛋白，使用前未经进一步纯化。分离 c d ( i i ) 与 c d - b s a 加合 物的c e 缓冲溶液是5 m m o l l - 1 n h 4 a c 溶液( 用t r i s 调 至p h 7 . 4 ) 0 所有缓冲溶液在使用前用0 .4 5 g m的 滤膜过滤，并超声脱气。 3 . 2 . 4样品 标准参考物 d o r m - 2( 角鳖鱼肉， n r c c ) 和 g b w ( e ) 0 8 0 3 9 3( 模拟天 然水样，国家标准物质研究中心，北京) 。 3 . 2 . 5样品 预处理n a l 称取约0 . 3 g 标准参考物d o r m - 2 ， 并 与5 m l 浓盐酸混合后在室温 超声水 浴2 5 m i n 。 经 超声萃取后的混 合 物在2 0 0 0 r p m下离心1 0 m i n ， 吸 取上 层 清液。 残留的固体样品再用5 m l 浓盐酸重复上述萃取过程，吸取上层清液。 两次盐酸 萃取液混合均匀， 用于c e分离。 3 . 2 . 6结合反应实验 为了 模拟生 理反应的 条件， c d a d 与b s a的 结合反应的 介 质是 含 有1 0 0 m m o l 口n a c l 的1 0 m m o l l 1 的 磷酸 盐 缓 冲 溶 液( p h 7 .4 ) ， 并 在 温 育 培 养 箱中 进 行， 第三章 毛细管电 泳与电 热原子吸收光谱在线联用新技术 温度恒定为3 7 0 c 。待测溶液在反应过程中取样后，随即放回 温育箱， 取出的样 品立即进行c e - e t a a s 分析。 3 . 3结果与讨论 3 . 3 . 1 c e -e t a a s 接口 的设计 石墨管对样品容量的限 制性( 一般允许进样量只有几十微升) 和 e t a a s 的 “ 非流通过性” 是将 c e与e t a a s在线联用的主要障碍所在。为了顺利实现 c e 与e t a a s 的在线联用， 首先必须 解决c e的 连续流动性与e t a a s 的 “ 非流通过 性” 之间的矛盾。为此，我们设计了 适合于c e - e t a a s 在线联用技术的热喷雾 接口( f i g . 3 - 1 ) . 在设计c e -e t a a s 在线联用技术的热喷雾接口 时， 主要考虑了以 下要求: 维持稳定的c e分离; 将c e 流出 液顺利地引入热喷雾毛细管; 使c e流 出液连续不断的雾化，并进入电 热石墨炉原子化器;无需额外热源; 无需 任何柱后衍生步骤; 尽量 减少 对后续e t a a s 的检测。 ( 一) 修饰液的作用、 选择和控制 在c e -e t a a s 在线联用技术中， 修饰 液的作用有: 作为导电介质使c e与热喷雾接口间具有良 好的电 接触， 以便维 持稳定的c e 分离; 作为载流 将c e 流出液顺利地引入热喷雾毛细管。 为了顺 利实现c e 流出液的热喷雾和后续的e t a a s 检测，修饰液应具有尽量少的盐份 且是易挥发或易分解的电 解质。 修饰液应该是有利于毛细管出口 处建立导电电 极的液体。由 于修饰液从热喷嘴以喷雾方式完全进入电热石墨炉原子化器，因 此修饰液的组分应尽可能简单并容易从原子化器中移去，以便降低背景对 e t a a s 连续检测的影响。通过反复试验，我们发现高纯水由于在电热原子化器 中背景低且具有弱导电 性，因 而 适合用作c e - e t a a s 联用接口 中的 修饰液。 由 于 石墨 管对样品 容量的 限 制性( 一般 5 0 匹) ， 所以 若作为 连续 检 测器使 用，修饰液的流速应尽可能低， 使得进入电热石墨管的液体及时蒸发和移去。 在我们 所设计的 热喷雾接口 中 ， c e毛 细管的 外径为3 7 5 f u n ， 热喷 雾 管的内 径 4 0 0 f u n ， 所以 从毛细管的 外 壁与 热喷雾管的内 壁间 通过的 修饰 液的 流 速能 够限 制在很低的范围内。另外， 通过精密的气流控制，我们还实现了修饰液的无脉 动微流量输送。从电热石墨炉原子化器电源的载气进气口分支出的一路氢气， 第三章毛细管电泳与电 热原子吸收光谱在线联用新技术 通过气体流量计调节，经修饰液池上方的一个“ z ， 型三通， 进入修饰液池。聚四 氟乙 烯 ( p t f e )管插入修饰液， 通过控制氢气的压力实 现以 微升级恒定流速推 动修饰液流过热喷雾管和c e毛细管的间隙。 ( 二) 接口中载气的控制 在常规电热原子化器升温程序中，石墨管内需 要适量的内 载气 ( i n n e r c a r r i e r g a s ) 通过， 使在千燥和灰化阶 段产生的分子蒸气 和烟雾及时从石墨管中移去，以降低背景干扰。在本接口 装置中，我们也设计 了适用于连续检测热喷雾流的载气流路。从电热原子化器电源的气体出口分出 的另一路气体经气体流量计控制，以 适当流速从热喷雾管和载气管间的微型通 道通过. 热喷雾嘴周围维持一定流速的载气，以促进在热喷雾嘴局部形成的热 喷雾气体及时地向石墨管内扩散，并从石墨管排气口 排出。电热原子化器工作 时，内载气不停气。 ( 三) 水冷却系统 为了 实现对c e 流出液连续、 实时检测， 热喷雾管始终 与加热的石墨管连接，处于高温加热状态。为了防止热喷雾嘴附近温度过高而 引起c e毛细管出口周围的微量液流被迅速蒸千和维持c e 分离所需要的稳定电 流，在接口装置设计中加装了水冷却套。 该冷却套为紫铜材质，具有良 好导热 性能， 套接于载气管外壁， 外径1 . 0 c m .高3 .0 c m， 其上下各有一个冷却水出口 和冷却水入口，分别与电热原子化器的冷却水系统连通。 在水冷套下连接有一 截空心石墨锥，它的作用是避免冷却套直接受到石墨管的热辐射，又使得石墨 管到水冷套间形成一定的 温度梯度差， 在一定程度上促进了 冷却套的冷却效果。 冷却套被固定于接口 装置的支架上，通过滑道能自由 调节其在热喷雾嘴上 方的距离。当所检测的元素的原子化温度较高时，热喷雾嘴的温度也较高，冷 却套应距离热喷雾嘴近些，以 起到冷却效果。若待测元素的原子化温度较低时， 热喷雾嘴的温度也较低，为使毛细管流出液随载流在热喷雾嘴迅速形成热喷雾， 冷却套距离热喷雾嘴应稍远些，以获得较高的热喷雾效率。 ( 四) 石墨管的改造 为了实现对整个分离过程进行实时检测， 在热喷雾 接口装置的设计基础上，还需要对传统石墨管及电热程序进行改造。首先，石 墨管原 进 样孔 ( d o s i n g h o le ) 的 孔径 扩大， 并拧入自 行 加 工的 空 心 石墨 帽， 以便 与热喷雾嘴连接。其次，在石墨管的两端距中心进样孔等距离位置各开一个小 孔，称为排气口，直径为1 .0 m m。 常规电热原子化器分析样品时，石墨管的中 心进样孔除进样外，同时还是烟雾、气体的排出口。而在热喷雾接口中，毛细 第三章 毛细管电 泳与电热原子吸收光谱在线联用新 技术 管电 泳流出溶液在载流的携带下， 经热喷雾嘴形成气溶胶， 并随载气一起通过 空心石墨帽进入石墨管， 平行地穿 过光路后，从两出 气口 排出 石墨管。 ( 五)空心石墨帽的设计标准商品化石墨管的进样孔的 直径约2 .0 m m , 而热喷雾嘴外径为1 .0 m m ， 所以 二者无法达到紧密连接.而且，石墨管的管壁 很薄，热喷雾嘴与石墨管接触很有限，虽能被加热但达不到足够温度，不利于 热喷雾的形成。为解决以 上问题，在热喷雾接口 装置中，我们设计了一只空心 石墨帽， 其外径为3 .0 m m，内径1 .0 m m，高4 .0 m m， 外部带有螺纹， 可以拧在 已被扩大的石墨管的进样孔上. 石墨帽随着石墨管一起被加热，当热喷雾嘴插 入空心石墨帽时，外载气管与空心石墨帽内壁不仅形成密闭接触，而且这种改 造增加了热喷雾嘴的受热面积，提高了热喷雾的效率。 ( 六) 电热升温程序的改进标准商品化电热原子化器的电热升温程序的 设置一般包括千燥、灰化、原子化和净化四个过程。千燥的目的是除去溶剂， 以避免溶剂对随后的灰化和原子 化过程产生影响。灰化的目 的是尽可能将试样 基体除尽，同时又不损失被测元素，以减少甚至完全排除基体的影响。原子化 是升温程序中将被测元素转化为自由原子的阶段，是整个原子吸收光谱分析升 温程序中最关键的环节，直接影响原子化效率和测定灵敏度。净化是除去原子 化阶段后残留在石墨管内的试样。以上四个过程所需要的温度和持续时间各不 相同， 可选择和设置适当的石墨 炉升温程序以满足不同样品分析的需要。 然而， 在c e - e t a a s 联用技 术中， 由于毛细管流出液被源源不断地热喷雾 到石墨管中被检测，因此常规的电热升温程序难以 达到这种联用技术的要求。 为了适应 c e - e t a a s联用技术的需要，我们将常规的电热的 升温程序改为 7 步 ( h i t a c h i 1 8 0 - 8 0 型原子吸收光 谱仪的电热升温程序步骤最多为7 步) 连续的 恒温加热过程，每步时间设定为9 9 s ( h i t a c h i 1 8 0 - 8 0 型原子吸收光谱仪的电热 升温程序的每步最长时间设置9 9 s ) 。实验证明，对于汞和锅元素的形态分析， 优化的电热恒温温度分别为5 0 0 0 c和1 0 0 0 0c. 3 . 3 . 2 c e -e t a a s 联用技术应用干汞的形态分析 ( 一) h g ( i i ) , m c h g ( i ) 和p h h g ( i ) 的c e分离 优化的 参 数 包括: 缓冲溶 液组成及其p h ， 分离电 压等。 因为h g ( i i ) . m c h g ( i ) 和p h h g ( i ) 在溶液中以 阳离子的 形 式 存在， 所以 选用 c e中最常用和最简单的区带电 泳 ( c z e )分离模式。在c z e模式下，分析 第三 章 毛细管电 泳与电热原子吸收光谱在线 联用新技术 物根据电泳淌度的差别实现分离。 分析物的淌度与带电 粒子的电 荷数和离子 半径有关。 因 此， 只要带电 粒子这些性质存在差别， 便可获 得较好的分辨率。 以1 5 m m o l l -1 n a h 2 p o 4 缓 冲 溶 液 ( p h 6 .8 ) ， 即 可以 实 现h g ( ii ) , m c h g ( i) 和 p h h g ( i ) 的基线分离， 而且分析时间短。如f i g 3 - 2 ( e ) 所示，出峰顺序依次为 h g ( i i ) , p h h g ( i ) 和m c h g ( i ) o ;f!( 帅 ( i 9 脚 遭曰 此0 3 的 r r 邵 助p r d ig ( 0 灿 目 i 口 ) . . .曰 . .曰 .曰山种种 种种种 j . -月 ，l j之.a 一 二侣 _ mi g r a t io n t i me ( mi n ) f i g . 3 - 2 . e l e c t r o p h e r o g r a m s o f ( a ) g b w ( e ) 0 8 0 3 9 3 (s i m u l a t e d n a t u r a l w a t e r ) , ( b ) g 日 w ( e ) 0 8 0 3 9 3 s p i k e d w it h 1 0 0 g g l o f h g ( i i) , p h h g ( i ) a n d m c h g ( i) , r e s p e c t iv e ly , ( c ) t h e e x t r a c t o f a c e r t if i e d r e f e r e n c e m a t e r i a l ( d o r m - 2 , d o g f is h m u s cl e ) , ( d ) t h e e x t r a c t o f d o r m - 2 s p i k e d w it h 1 0 0 p g l o f m c h g ( i ) , p h h g ( i) a n d h g ( i i ) , r e s p e c t i v e ly , ( e ) a s t a n d a r d m i x t u re o f 1 0 0 i rg l m c h g ( i ) , p h h g ( i ) a n d h g ( i i ) , r e s p e c t iv e ly . c e缓冲 溶液 的 p h值是 重要 的分离 参数 。因 此， 考 察了 1 5 m m o l 口 n a h 2 p o ; 的p h在4 .8 - 9 .0 范 围 对三 个汞 物种 分离 效 果的 影 响。 随着p h值 的升高， 相同电压下的表观电 流逐渐增大， 有机汞的迁移时间缩短而出现共 迁 移。 在p h 8 .6 时 ， 无机 汞 和 有机 汞分开。 在p h 7 .8 时 ， p h h g ( i ) 和m c h g ( i) 分开。 当p h 5 0 m l m i n ) 信号明显降 低， 可能 由 于热喷雾嘴形成的蒸气被 快速携载，在石墨管内的 停留 时间过短，而影响 检 测灵敏度。 ( 三)电 热原子化器温度 我们考察了电 热原子化 器温度对汞的 吸收信号 强 度的 影响。当 原子化 器温度从1 0 0 0 c升高到4 0 0 0 c ， 三 种汞物 种的信号强度 第 三章 毛细管电泳与电 热原子 吸收光谱在线联 用新技术 都随着逐渐增强。这些汞物 种的信号强度在 4 0 0 0 c - 7 0 0 0 c之间无明显变化， 但随着温度的进一步升高反而下降。为使石墨管内的待测物种完全原子化，并 尽量除去 热喷 雾蒸气中的基 体， 防止在石墨管内 产生 “ 记 忆效应” ，电热原子化 器温度应稍高些。另一方面考虑到较高温度下石墨管的 寿命会缩短，因此实 验 中最终选择 5 0 0 0 c 。在此温度下，石墨管的使用寿命约为4 0 0 小时。 ( 四) 分析特征量、汞的形态分析t a b l e 3 一列出了c e -e t a a s联用技 术 应 用于 汞 形 态 分 析 的 分 析 特 征 量。 三 个 汞 离 子 物 种 浓 度 为1 0 0 g g l - l( 以h g 计)时，迁移时间、 峰高和峰面 积的精密度 ( r s d , n = 7 )分别为 1 . 1 % - 1 . 5 % , 1 . 6 %- - 1 . 9 % 和 1 . 9 % - 2 . 3 % o m c h g ( i ) , p h h g ( i ) 和h g ( i i ) 的 检出限 ( s i n = 3 )为 14 .8 1 0 .7 p g 尸 ( 以h g 计)( 2 0 0 n l 进样 ) ， 几 乎 不 依 赖 于 汞的 形态 。 t a b le 3 - 2 a n a l y t ic a l f i g u r e s o f m e r i t o f t h e d e v e l o p e d c e -e t a a s t e c h n iq u e f o r e l e me n t a l s p e c i a t i o n h g ( ii ) p h h g ( i ) m c h g ( i ) c d ( ii ) c d ( e d t a )1 t p r e c is io n ( r s d , n = 7 ) /% mig r a t i o n t ime 1 . 1 】 沁 吐a r e a 伴a k h e i g h t d e te c t io n l imi t ( s i x = 3 y k g 口 c a l ib r a t i o n 加n c t io n ba = 8 .7 4 c + 4 .9 a= g . 0 6 c + 4 .7 a = 9 . 1 6 c + 5 .2 a = 1 0 7 .o c + 4 .9 a =1 3 4 . 6 c+1 4 . 6 c a 介 c o e ff9 9 9 4 0 . 9 9 9 69 9 9 5。 9 9 9 50 . 99 9 4 a t t h e 1 0 0 i t g l l e v e l ( a s h g ) f o r e a c h m e r c u ry s p e c i e s a n d 1 0 ll g l l e v e l f o r fr ee c a d m i u m io n ( c d ( i l ) ) . 我们将c e - e t a a s 联 用技术应用于模拟 天然水样 ( g b w ( e ) 0 8 0 3 9 3 ) 和 生物标准参考 物 ( d o r m - 2 ) 以 验证方法的 准确性。 f i g . 3 一表示出了g b w ( e ) 0 8 0 3 9 3 ( f i g . 3 - 2 (a ) ) , g b w ( e ) 0 8 0 3 9 3 中 加 标1 0 0 itg l - 1 m c h g (i ) , p h h g (i ) 和 第三章 毛细管电 泳与电热原 子吸收 光谱在线联用新技术 h g (i i ) ( f ig . 3 - 2 ( b ) ) 、 以 及1 0 0 g g l _t m c h g ( i) , p h h g (i) 和h g ( i i) 标准 混合 溶 液 的电 泳图 ( f ig . 3 - 2 ( e ) ) . c e - e t a a s 联 用 技 术 只 检 测 到g b w ( e ) 0 8 0 3 9 3 中 存 在h g ( id ， 其 测 定 浓 度为9 7 士 2 g g u ， ( n 一 5 ) ， 与 其 标 准 参 考值 ( 1 0 0 土 4 g g l - 1 )一致。 f ig . 3 - 2 ( c ) 和 f i g . 3 - 2 (d ) 分别为 d o r m - 2萃 取液 及其加标 1 0 0 g g l - 1 m c h g ( i ) , p h h g ( i ) 和h g ( i i ) 后的电泳图。 在d o r m 一的萃取液得到的电 泳图 中 只有一个峰， 此峰与加 标萃取液电泳图和 标准溶液电 泳图 中的m c h g ( i ) 相对应。 加标萃取液 和标准溶