HPLC-ICP-MS法分析海洋沉积物中有机锡的形态
1 引 言
有机锡化合物（OTC）在工农业领域的广泛应用，导致对水域、沉积物和食品的污染，成为环境污染的重大问题之一。调查显示，丁基锡化合物污染已不仅局限在水体，已通过生态系统传递到水生生物及食品。因此，有机锡形态分析研究对了解锡的污染状况、环境行为、生态毒理等具有重要意义。
近年来, 环境中有机锡化合物的分析技术发展很快。常用的方法是将GC，HPLC和SFC等分离技术与一些痕量金属检测技术如AAS，AES和MS等联用。本研究采用HPLC-ICP-MS联用技术，利用PEAK或PEA毛细管将液相色谱柱的流出液直接引入ICP-MS的雾化器中，连接方便，前处理过程简单，灵敏度高，检出限低，同时避免了GC-ICP-MS测定时衍生化的问题。目前，不改变样品中有机锡形态分布,而将其全部从样品中提取出来仍是难题。比较不同的提取方法可发现，超声振荡提取对沉积物标准物质PACS-2和BCR 646中丁基锡的提取率最高，且提取时间相对较短。Pellegrino等采用超声提取BCR 477 CRM，分析结果最接近丁基锡的参考值。有机锡在沉积物中的形态分析多采用GC作为分离手段，且沉积物中有机锡的提取方法研究还有待深入。Encinar等以甲醇-乙酸为提取剂，对沉积物中二丁基锡（DBT）和三丁基锡（TBT）的提取率虽然达到了80%以上，但实验过程需要复杂的衍生步骤和同位素稀释法计算。Chiron等采用加压溶剂法萃取沉积物中有机锡，并进行LC-ICP-MS测定。该方法萃取溶剂复杂，测定前需要进行溶剂转换，容易造成有机锡损失。本研究通过改变提取液组分比例，并进行超声振动提取，使沉积物中有机锡形态提取效率达到90%以上。实验采用与流动相组成相近的提取剂，不需要转换溶剂，克服了基体差异对分离测定准确性和重复性的影响，方法简单、快速。使用微流量的PFA同心雾化器，提高了灵敏度，满足了沉积物样品中低含量锡形态分析的要求。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
7500a型ICP-MS，1100型HPLC（美国安捷伦公司）。ICP-MS和HPLC的工作参数见表1。
锡形态标准品：二丁基氯化锡（DBT）、三丁基氯化锡（TBT）、DBT（DPhT） （Sigma Aldric公司）；三苯基氯化锡（TPhT，Acros Organic公司）；PACS-2标准参考物质（National Research Council Canada）；乙腈、乙酸、三乙胺（TEA）、丙酮和甲醇均为色谱纯；实验用水为经Milli-Q装置纯化（＞18MΩ •cm）的去离子水。
2.2 标准溶液和提取剂的的配制
准确称取各有机锡化合物，溶于甲醇，配制成含有机锡1000 mg/kg的母液（DBT使用丙酮配制），置于－20 ℃冰箱中保存备用。校准溶液使用流动相逐级稀释配制，现配现用。流动相使用前用超声波清洗器超声脱气。
按照V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝55∶33∶12（含5%三乙胺，pH 3.0）配制提取剂。
2.3 样品采集和前处理
采集大连海域港口6个采样点沉积物，采样点分布及采样站位信息如图1所示。沉积物样品冷冻干燥24 h，存放于－20 ℃冰箱中备用。从市场上随机购买带鱼、海虾和扇贝3种海产品，取其软组织，依次用去离子水和超纯水冲洗干净、搅碎，冷冻干燥24 h，存放于－20 ℃冰箱中备用。
准确称取0.2 g沉积物样品、生物样品及PACS-2标准品，分别加入3 mL提取剂，室温超声萃取30 min，静置。上清液用0.2 m尼龙滤膜过滤。
3 结果与讨论
3.1 HPLC-ICP-MS分析有机锡形态条件优化
以10 g/L Li, Y, Ce 和Tl的2% HNO3调谐液将仪器调至高灵敏度和低背景信号强度。为减少有机溶剂进入等离子体，Peltier冷却系统将物化室温度控制在－5 ℃。文献\报道，加入一路O2/Ar混合气（80% Ar），将有机溶剂中大量的碳经过燃烧转化为CO2，防止碳在炬管和锥口上堆积；但加入过量O2，会增加ICP的负载，造成灵敏度下降，并损害采样锥。本实验通过调节加氧量，在保证灵敏度的基础上，加入30%的O2/Ar混合气，较好地消除了积碳，又避免损伤锥体。
3.2 流动相体系的选择
本实验采用V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝65∶23∶12（含5%三乙胺，pH 3.0）为流动相。对100
g/kg有机锡混合标准溶液进行分离与检测，DBT和TPhT无法达到基线分离（图2a）。调节流动相中各成分的比例，进行分离条件实验，结果表明，以V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝50∶38∶12（含5%三乙胺，pH 3.0）为流动相时，在20 min内，4种有机锡都能达到基线分离（图2b）。
3.3 样品中有机锡化合物提取方法实验
3.3.1 流动相提取 以流动相为提取剂，萃取PACS-2，采用HPLC-ICP-MS进行分离与测定。对比4种有机锡的混合标准溶液色谱图（图3）可知，PACS-2中的有机锡形态为DBT和TBT，这与标准物质说明书中给出的形态吻合。
图3 有机锡标准混合溶液（a）及PACS-2的形态（b）色谱图
Fig．3 HPLC-ICP-MS spectrum of mixture of OTC standard （a） and extract of PACS-2 （b）
将所得峰面积积分，使用标准工作曲线计算所测两种有机锡形态的值，提取率仅为参考值的52.8%～66.3%（表2），提取条件需进一步优化。
a Mean ± standard deviation （n＝ 3）; b Detected value compared with certified value.
不同配比的提取剂的提取率: 不同形态的有机锡的提取是有机锡形态分析的重点。虽然TBT的加标回收率能够达到80%以上，但DBT的加标回收率通常在40%～76%。DBT的回收率一直是此类研究难以解决的问题。本实验以V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）分别为45∶43∶12, 55∶33∶12, 65∶23∶12, 75∶13∶12, 85∶3∶12的提取剂（均含5%三乙胺），对PACS-2进行萃取分离及测定 （图4）。随着乙腈比例的增加，DBT和TBT提取率先升高，当V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝55∶33∶12时，提取率最高，分别达到94.0%和91.5%; 随乙腈比例继续增加，提取率都随之降低。
图4 5种提取剂对PACS-2的有机锡形态的测定值（a）和提取效率（b）
Fig．4 Detected result （a） and extracted efficiency （b） of OTC in PACS-2 by five different extractant reagent提取剂的体积比（乙腈/ H2O/乙酸）（The volume ratio of extractant reagent（acetonitrile/ water/ acetic acid）: A, 45∶43∶12; B, 55∶33∶12; C, 65∶23∶12; D, 75∶13∶12; E, 85∶3∶12 。
3.3.2 快速溶剂提取和超声提取得比较 以V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝55∶33∶12（含5%三乙胺）为提取剂，分别采用快速溶剂萃取（ASE）和超声提取（SON）PACS-2中的DBT和TBT。结果表明，超声提取的回收率更高（表3）。
3.4 方法检出限、线性范围和重复性
采用逐步稀释法测定信噪比S/N＝3时，DBT, TBT, DPhT和TPhT的检出限分别为0.7， 0.75， 0.45和0.4 g/kg。
HPLC-ICP-MS测定浓度为0.5，1，5，10，20和100
g/kg的5种有机锡系列标准混合溶液，获得标准工作曲线。4种有机锡形态的回归系数均大于0.998，线性范围达到了4个数量级。
对10 g/kg有机锡混合标准溶液连续进样7次，将所测得的各种有机锡的峰面积积分，得到各种有机锡的峰面积的RSD为6.2%～8.0%。
3.5 标准参考物质分析和加标回收实验
以V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝55∶33∶12（含5%三乙胺）为提取剂，对PACS-2中DBT和TBT进
行超声提取，DBT和TBT的提取率为参考值的95.7%和88.8%（表4），DBT和TBT的提取率的RSD分别为2.5%和3.5%。
向标准参考物质PACA-2中加入20
L 10 mg/kg的TBT和DBT，进行加标回收实验，得到DBT和TBT的加标回收率分别为96.8%和98.1%。
3.6 实际样品分析品经前处理、萃取过滤后，进行HPLC-ICP-MS分离与检测，每个样品做3个平行处理。对大连海域港口6个采样点沉积物样品进行分离测定，其中4个采样点沉积物样品均检测到一定量的DBT和TBT，其余两个样品未检测出有机锡形态（表5）。其中，6号站位是新建的大连湾码头，主要以货运为主，码头的海底疏浚工程比较频繁，而在采集的沉积物样品中检测到了少量的DBT和TBT；7号站位岸边是大连石化集团，能源化工产品的生产可能是造成这里有机锡污染的主要原因，其港口沉积物DBT和TBT在检测的6个沉积物中含量最高，分别达到了30.9和48.8
g/kg；9号和14号为航道，其中9号点附近是锚地，平时会停泊很多大船，在此点位检测到少量的有机锡形态，而在14号点位则未检出；12号点是中粮集团的粮食码头，但航运不是太频繁，在检测的12号点位沉积物中，也未检出有机锡形态；靠近13号站位是大连码头，历史比较悠久，航运比较繁忙，主要以客运和滚装为主，通检测出13.2
g/kg DBT和9.60
g/kg TBT。
在3种海产品中，均检测到了一种未知形态的锡，在扇贝和带鱼中均检测到了少量TBT和TPhT（表5）。文献\报道，TBT和TPhT是贝类中的主要有机锡，与本测试结果一致。
4 结 论
建立了高效液相色谱-电感耦合等离子质谱技术同时测定海洋沉积物和海产品中4种有机锡的方法。确定了对标准参考物质PACA-2的提取剂，DBT和TBT的提取率大于91.5%，加标回收率均大于96%。本方法采用PFA同心雾化器提高灵敏度和重复性，4种有机锡的检出限均低于0.75
g/kg。利用本方法对6种沉积物和3种海产品进行有机锡测定，可检测到不同有机锡化合物形态。
