中国测试CHINA MEASUREMENT & TEST Vol.41 No.6June，2015第 41 卷第 6 期2015 年 6 月

萃取-水相乙基化衍生结合 GC-CVAFS 法测定大米和鱼样品中的甲基汞

刘沛明（广西壮族自治区合浦县疾病预防控制中心，广西 合浦 536100）

摘 要院 建立萃取-水相乙基化衍生结合 GC-CVAFS 测定大米和鱼样品中甲基汞的方法。应用碱消解和有机溶剂

CH2Cl2 萃取技术，将样品中的甲基汞萃取出来并预富集至水相，而后进行乙基化反应，最后用 GC-CVAFS 联用系统分

离测定。实验结果显示：方法检出限 0.001 2 ng/g，萃取前后标准样品回收率分别为 97%和 95%，精密度 RSD 均小于

5.8%。该方法快速、精密度高、检测限低，能用于环境中痕量甲基汞的检测与分析。

关键词院大米；鱼；甲基汞；气相色谱-冷原子荧光法

文献标志码院A 文章编号院1674-5124渊2015冤06-0056-04

Determination of methylmercury in rice and fish by gas chromatography-cold vaporatomic fluorescence spectrometry and solvent extraction-aqueous phase ethylation

LIU Peiming（The Guangxi Zhuang Autonomous Region Center for Disease Control and prevention in Hepu County，

Hepu 536100，China）

Abstract: This paper stablished a determination method of methylmercury in rice and fish by gaschromatography-cold vapour atomic fluorescence（GC-CVAFS）with solvent extraction after aqueousphase ethylation. An alkaline digestion and an organic solvent （CH2Cl2） extraction technique weredeveloped to extract the methylmercury in rice and fish. The extracted methylmercury samples werethen pre-concentrated for aqueous phase ethylation. The last step was to determine the samples by gaschromatography-cold vapour atomic fluorescence. The experimental results have shows: the absolutedetection limit is 0.001 2 ng/g； the average recovery of standard materials of extraction and non -extraction are 95% and 97%，respectively；and the relative standard deviation （RSD） is less than5.8%. This method can be also used to extract trace amounts of methylmercury contents in enviroment.Keywords: rice；fish；methylmercury；gas chromatographic-cold vapor atomic fluorescence spectrometricmethod

收稿日期院2014-11-28曰收到修改稿日期院2015-01-09作者简介：刘沛明（1974-），男，主管技师，主要从事卫生检验

工作。

0 引 言汞是一种高毒性污染物，能通过大气长距离迁

移造成全球性的污染，被我国列为优先污染物。自然

界中的汞以有无机态和有机态储存在生物圈的各介

质中。目前国内关于测定生物样品中甲基汞的方法

较多，有苯萃取-气相色谱电子捕获法[1-2]、液相色谱-原子荧光法（HPLC-AFS）[3]、萃取-液相色谱法 [4]、甲苯萃取-原子荧光法（AFS）[5]、气相色谱-原子吸收法

（GC-AAS）[6-8]等。这些方法存在灵敏度低、精密度

差、取样量大、对样品的要求较高，样品前处理过程

较繁琐或所用试剂对人体健康有潜在危害等问题，

doi院10.11857/j.issn.1674-5124.2015.06.013

第 41 卷第 6 期

很难准确快速地测定出环境生物样品中的痕量甲基

汞，所以，国外多采用萃取结合乙基化法，此方法精

密度高。本文旨在简化和优化国内对植物和生物样

品中的甲基汞测定方法。

研究认为，国外和我国沿海地区，甲基汞主要通

过食用海产品和鱼类摄入，而在中国内地，食用大米

是甲基汞暴露的主要途径[9]。因此，本文以大米作为

植物样品，鱼作为动物样品，经过碱消解后，大米样品

用 CH2Cl2 萃取分离，鱼样经过水相乙基化-Tenax 管

富集，最后经气相色谱和冷原子荧光法（GC-CVAFS）进行测定，此实验前处理方便，样品的测定精密度高。

1 实验部分1.1 主要仪器与试剂

主要仪器：冷原子荧光仪（CVAFS）（Brooks RandIII，美国）；石英玻璃管（填充石英棉）、镍铬丝电

热线圈；150 mL 高硼硅酸玻璃气泡瓶；高速离心

机（3 500 r/min）；样品振荡机；Tenax-TA（Alltech，20/35目）富集管（Tenax，100 mg）；数据处理软件

（Mercury Guru 4）；配有超级恒温仪的气相色谱柱

（15% OV-3，Chromosorb W-AW80/100，内径 0.5 cm，

长 75 cm，美国 Brooks Rand）；变压器（0耀220V）。主要试剂：250 g/L KOH 甲醇溶液；二氯甲烷

（CH2Cl2，分析纯）；去离子水；2mol/L 的醋酸-醋酸钠

缓冲溶液（136 g 乙酸钠和 59 mL 冰乙酸溶于去离子

水中，定容至 0.5L）；10 g/L 乙基化试剂（NaBEt4）（1.0 gNaBEt4 溶于 100 mL 20 g/L KOH 溶液，摇匀，冷冻避

光保存）；干燥管（用颗粒状的苏打填充）；氯化甲基

汞标准溶液（1滋g/mL，Brooks Rand Ltd，美国）；标准

样品（Tort-2）。1.2 样品处理

1.2.1 碱消解

准确称取 0.1~0.2 g 干生物样品（湿重：0.5~0.8 g，m0），置于 50mL 特氟龙消解罐中。加入 5 mL 预先配

置的 KOH 甲醇溶液，用水浴消解或烘箱消解 3 h，消解温度约 75~80益（用水浴锅更安全，烘箱不稳定易

使消解罐变形）。消解过程中，每隔 30min 摇晃一次，

使消解液与样品充分接触。消解完成后在常温下冷

却至室温，再加入浓 HCl 约 3 mL，同时作试剂空白

试验。

1.2.2 萃取和反萃取

将 10 mL CH2Cl2 加入到消解液中并称其质量

（m1），加入到消解的大米和标准物质样品 Tort-2的离心管中，密封振荡 30 min，再放入离心机中以

3500 r/min离心 25min，分层后抽掉上层消解液，转移

底部 CH2Cl2 至 50mL的特氟龙瓶中，并称其质量（m2），

超纯水定容至 45 mL。鱼样品和部分 Tort-2 不进行

有机萃取，直接进行样品测定。

1.2.3 反萃取到水相富集

将特氟龙瓶放在水浴锅中，开始水温控制在 45耀50益下气化可见 CH2Cl2，然后再将温度升高到 80益，

以 100~200 mL/min 的流速用 N2 吹脱约 5 min，以赶

尽残余的有机相，最后用去离子水定容待测。有机相

中的甲基汞经过反萃取试验后又被富集到水相中。

1.3 样品测定

1.3.1 实验操作流程

实验操作流程如图 1、图 2 所示。具体实验操作

步骤如下：

1）乙基化反应

在气泡瓶中准确加入定量样品，并添加超纯水稀

释到 50mL 左右，加入 200滋L 缓冲溶液（HAc-NaAc），随后迅速加入 100 滋L 乙基化反应试剂（NaBEt4），迅速盖上气泡瓶瓶盖，摇匀后放置 15 min 让其充分反

应。经乙基化后反应产物为易挥发的甲基乙基汞（甲

基汞和 NaBEt4 反应生成）和二乙基汞（Hg2垣和 NaBEt4反应生成）。

2）Tenax 管富集有机汞

水相乙基反应完成后，通高纯氮气，以 200~300 mL/min 的速度吹脱 15 min，使气泡瓶中的乙基

化产物富集在 Tenax 上（见图 1）。

3）GC-CVAFS 检测

以 50 mL/min 的氩气为载气通过 Tenax 管并连

接到气象色谱仪上，再将 Tenax 在 20 s 内迅速升温到

80~120益，使各种形态的汞释放后随着载气进入到色

谱柱（GC）中，由于分离系数不同的，甲基乙基汞和

二乙基汞通过 700~900益的石英沙管，分解成单质汞

进入到冷原子荧光检测仪中（见图 2）。出峰包含 3个峰，依次代表：Hg0、甲基汞和 Hg2+。甲基汞标准和

大米样品色谱图如图 3 所示。

干燥管

Tenax除汞氮气

样品+缓冲溶液+乙基化试剂

图 1 乙基化反应和 Tenax 富集装置

刘沛明：萃取-水相乙基化衍生结合 GC-CVAFS 法测定大米和鱼样品中的甲基汞 57

中国测试 2015 年 6 月

1.3.2 样品浓度计算

分析样品中的甲基汞含量以峰面积计算，公式

如下：

C1= （A s-A b）·V 0·m1SF·V 1·m2·m0伊1 000 （1）C2= （A s-A b）·V 0SF·V 1·m0伊1 000 （2）

式中：A s———分析样品甲基汞峰面积；

A b———空白甲基汞峰面积；

SF———标准曲线斜率（见图 4）；m0———称取样品的质量，g；V0——样品定容体积；

V 1———加入到气泡瓶中样品体积，L；m1———CH2Cl2 初始加入量，g；m2———萃取后转移出来剩余CH2Cl2 量，g。

式（1）用来计算经过萃取和反萃取样品的浓度

（大米和 Tort-2），式（2）用来计算直接测定样品的浓

度（鱼、头发、血液和 Tort-2）。2 结果与讨论2.1 实验参数优化

在加入 CH2Cl2 后振荡时，要使振荡器的振荡方

向与离心管长度方向保持一致，且强度要大，保证消

解液和 CH2Cl2 充分混合[10]。定容后加样体积根据生

物样品甲基汞含量确定，无污染地区的大米、淡水鱼

加 20 mL 足以检测出，如海鱼和一些污染地区的样

品，则加样量应相应减少。氮气吹脱时间达到 15min，流速达到 250 mL/min 时，水相中甲基汞可以全部被

吹脱富集到 Tenax 管上；若吹脱速度加大，会降低

Tenax 的捕捉效率，速度降低，则需要加长氮气的吹

脱时间，所以流量一般设在 250mL/min 左右。实验还

表明，GC 温高，载气速度快，出峰速度就越快，但可

能造成峰分离不开；反之，则分离好，但可能造成峰

型拖尾，出峰速度慢，所以需根据峰的分离情况调

节柱温和气流速度。

研究表明，1 mL 250 g/L KOH 甲醇溶液可以完

全释放 0.25 g 干重生物样品中的甲基汞 [11]。本实验

中鱼样甲基汞含量较高，不需进行有机提取就可直接

测定，如果含量较低的生物样品，需萃取后才能测定，

避免基质的干扰。研究还表明在乙基化反应过程中，

pH 在 1~2 左右，且二氯甲烷和氢氧化钾/甲醇消解液

体积比为 3颐1 时，经萃取和反萃取后的甲基汞回收

率接近 100%[11]。2.2 标准曲线及检出限

用 1.0 滋L/mL 甲基汞标准溶液配制 1 ng/L 的实

验标准溶液，分别吸取 0，50，100，150，200 滋L 于气

泡瓶，按照样品测定的实验步骤进行处理。以汞的绝

对量（pg）为横坐标，对应的积分面积为纵坐标制作

标准曲线，如图 4 所示。该测定系统的绝对最低检测

限为 0.60 pg，如称 0.50 g 样品，将富集到水相的样品

全部加入到反应瓶中按上述步骤测定，则该方法的

检出限为 0.001 2 ng/g。2.3 方法的精密度和准确度

标准物质样品测定值结果见表 1，所有平行样品

测定 5 次，空白值均低于检测限。萃取测定的 Tort-2样品标准平均回收率为 95%，精密度为 5.8%。碱消

解后直接测定的标准物质样品 Tort-2 平均回收率

为 97%，精密度为 5.0%。

y=527.47xr=0.999 3

0 50 100 150 200 250甲基汞/pg

20 00040 00060 00080 000

100 000120 000

图 4 甲基汞的标准工作曲线

Brooks Rand100益Tenax

900益石英棉管

80益氩气

除汞金管

图 2 GC-CVAFS 分离测定流程示意图

图 3 甲基汞标准和大米样品色谱图

渊a冤甲基汞标准色谱图

0 1 2 3 4 5

10 00020 000

元素汞

甲基汞

2 价汞

甲基汞/pg

渊b冤大米样品色谱图

0 1 2 3 4 5

10 00020 000

元素汞

甲基汞 2 价汞

大类样品/pg

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参数 萃取后 Tort-2 碱消解后直接测定 Tort-2标准值/渊ng窑g-1冤 149依11 149依11

测定值范围/渊ng窑g-1冤 138~152 141~156测定值依SD/渊ng窑g-1冤 142依8.3 144依5.8

平均回收率/% 95 97RSD/% 5.8 5.0

表 1 标准物质样品测定值

同时对已知甲基汞含量的大米和鱼样品加入已

知量的甲基汞汞标，按照消解和萃取的实验操作步

骤分别对大米样品和鱼样品做加标回收实验，4 组

实验结果见表 2，加标回收率在 94%~110%，平均回

收率为 101%。以上标准物质和加标回收实验测定结

果表明，此方法准确可行。

2.4 大米和鱼样品的测定

实验样品中的鱼样和大米样品采自超市（n=6），

大米来自 6 个品牌，鱼的种类包括鲫鱼、草鱼、大黄

鱼和沙带鱼。大米中甲基汞含量范围为 0.11~2.3ng/g，平均值为 2.1 ng/g；鱼体中甲基汞的测定显示其含量

范围在 5.8~70 ng/g 之间，平均含量为 51 ng/g。部分

大米和鱼样品平行测定结果见表 3。

样品 平行样 初始量/pg 加标量/pg 测定量/pg 回收率/%

大米

R1 1546 1 000 2 614 102R2 1498 1 000 2 756 110R3 1543 2 000 3 589 101R4 1566 2 000 3 524 98

鱼

F1 3211 1000 4083 96F2 3189 1 000 4 342 103F3 2986 2 000 5 053 101F4 3022 2 000 4 839 94

表 2 大米和鱼样品中甲基汞加标回收实验测定结果

3 结束语随着人们对环境样品中甲基汞含量检测限和准

确性要求的提高，高效、准确地测定甲基汞显得尤为

重要。本文采用碱消解、二氯甲烷萃取、水相乙基化、

最后通过气相色谱-冷原子荧光（GC-CVAFS）法来

检测大米和鱼样中的痕量甲基汞。该方法具有对样

品的选择性小、步骤简洁、快速和绝对检测限低、精

密度高等优点，能满足对环境中甲基汞检测快速、准

确的要求。

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表 3 大米和鱼样品中甲基汞的含量

参数大米 鱼

R1 R2 F1 F2测得值/渊ng窑g-1冤 2.1 2.0 2.3 2.4 2.6 2.3 24 26 22 16 14 13

RSD/% 7.8 6.3 8.3 9.8

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