自然环境中砷(As)、铬(Cr)、硒(Se)存在多种化学形态,在不同环境条件下,氧化还原行为存在差异,不同形态对环境和健康影响不同。传统的元素总量分析不能提供足够的信息去了解元素的存在形态,而不同元素形态存在物理、化学、生物活性差异,并与其毒性、生物可利用性、迁移性密切相关。
砷、铬、硒常见形态/价态见表1,其中无机砷(三价砷和五价砷)毒性远大于有机砷,三价铬(Cr Ⅲ)和硒是人体必需的营养元素,人体内过量的硒会导致疾病,六价铬(Cr Ⅵ)则具有致癌毒性。
表1 砷、铬、硒形态/价态
有机砷和有机硒主要是生物吸收砷、硒无机形态后转化而来。在地表水和生活饮用水中砷、硒主要以无机形态存在,六价铬是地表水、地下水和生活饮用水常规控制指标。水中的砷、铬、硒形态分析对于环境质量评价、生态效应和人体健康具有重要意义。
岛津方案
高效液相色谱(HPLC)技术作为高效的分离技术,在元素形态分析中得到广泛应用,与高灵敏度的电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用,使HPLC-ICP-MS成为砷、铬、硒、汞等元素形态分析的主要方法。但是,不同元素形态分析通常使用不同的分离原理和流动相,分离时间较长,需要多次、长时间才能完成一个样品中砷、铬、硒形态的测试。基于以上因素,我们利用岛津LC-20Ai+ICPMS-2030系列联用系统开发了一种同时分离地表水中砷、铬、硒无机形态的方法。
图1 岛津LC-20Ai+ICPMS-2030系列联用系统
•方法学
使用岛津惰性液相色谱仪LC-20Ai,以C8色谱柱对砷、铬、硒元素无机形态进行分离,流动相为含2 mM四丁基氢氧化铵(TBAH)和0.5 mM乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)的5%甲醇水溶液,以氨水和硝酸调节pH为7.4,分析条件见表2、3。
表2 液相色谱LC-20Ai条件
表3 ICPMS-2030系列测试条件
在3 min内实现砷、铬、硒无机形态的快速分离,分离度良好。
图2 砷、铬、硒色谱图(单位kcps)
•水样分析结果
某河水和生活饮用水样本分析结果见表4,如表中结果所示,砷、铬、硒无机形态加标回收率为91.5~112%。
表4 某河水和生活饮用水样本测试结果
备注:N.D.-未检出
结语
水是生命之源,为环境保护提供分析解决方案是岛津的使命所在。一针进样,3 min知晓地表水、饮用水中无机砷、铬、硒形态含量,助力水环境研究和水资源安全,共同守护绿水青山。
[来源:岛津企业管理(中国)有限公司/岛津(香港)有限公司]
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