© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net　综　述　・其它专题综述・生物样品中汞含量检测方法的研究进展

高　宇Ξ综述　颜崇淮　沈晓明审校(上海第二医科大学附属新华医院上海儿童医学中心,上海市儿科医学研究所　200092)

摘　要:汞普遍存在于自然环境中,工业生产亦可以产生汞化合物从而造成对环境的污染和人体的危害。通过检测生物样品中的汞含量,可以衡量人体汞暴露水平和评价环境污染程度。目前主要检测的汞种类为无机汞,甲基汞,二甲基汞(很少)。本文就不同种类汞(无机汞和甲基汞)含量的基本分析检测步骤和不同生物样品中汞含量检测方法进行综述。关键词:汞;检测中图分类号:R135113文献标识码:A文章编号:100623730(2003)0320146202

目前一般非职业性人群主要通过牙充填物、增白性化妆品、涂料和泻药等暴露于无机汞和汞蒸气,而长期食用被汞污染的鱼类产品是一般人群甲基汞暴露的主要来源[1]。由于有机汞的链短、结构呈脂溶性,使其易于穿过细胞膜,并与巯基高亲和力结合,导致其毒性大于无机汞,并更易于在体内蓄积[1,2]。1　汞检测的主要步骤111　样品的收集　低浓度的汞不稳定,样品收集后立即冷冻,如需存放,应在其中添加一些稳定剂,例如氧化剂和复合物形成剂来稳定二价汞离子,低pH值和高离子浓度可稳定甲基汞[2,3]。聚四氟乙烯(PTFE)试管优于聚氯乙烯试管和玻璃试管,因为后两者易于吸附汞可导致汞含量减少,所有器皿均应事先用硝酸浸泡和双蒸水清洗[2,3]。112　样品的消解　此步的关键是要能完全释放样品中的汞,并且要能避免汞的挥发损失;如果需分别测定无机汞和甲基汞时,消解时其种类不应发生转化[2]。分别测定无机汞和甲基汞时的样品消解主要包括酸、碱消解两种方法,还可采用湿法回流装置可增加消化效率[3,4]。测定总汞时样品的消解一般使用强酸和氧化剂联用的方法,缺点是消化过程中产生的高温可使汞挥发损失,产生的过量酸性气体可能干扰以后的还原步骤[5]。目前密闭微波消解样品的方法比较受欢迎,因其消解效率高,能完全降解样品中有机汞,同时可以避免汞的挥发[6]。还有学者[7]认为使用酸和溴化物消解的方法既快速又能减少汞的损失,因为溴的存在可以稳定样品中的汞。113　汞的萃取和浓缩(preconcentration)　测定甲基汞时,必须对样品进行汞的萃取;如果样品中汞的浓度很低(一般为pg・l-1)时,为了使其达到原子检测仪所需浓度,常常有必要进行汞的浓缩[2]。11311　萃取　(1)液2液萃取:用含有卤盐的酸性有机溶剂消解样品,用半胱氨酸或硫代硫酸盐把甲基汞从苯或甲苯等有机相中逆萃取到水相中去,用酸使CH3HgX从2SH中释放出来,再次把汞萃取到有机相中以清除萃取剂,提高汞的纯度[8]。(2)气2液萃取:碱消解后,四乙基硼酸钠等乙基化溶剂与汞形成易挥发、无极性的乙基化汞[3]。(3)固2液萃取:巯基棉纤维柱或含二硫氨基甲酸酯的树脂从液态溶剂中吸附甲基汞,随后连续到流动进样(FI)分析系统或用酸洗脱[4]。11312　浓缩　冷凝集捕获、乙基化汞复合物的形成、氢化汞复合物的形成和金汞齐化富集等方法都可用来进行汞的浓缩[2～4]。114　无机汞和甲基汞的分离11411　非色谱法分离技术　应用卤化酸和有机溶剂把甲基汞从无机汞中分离出来的液-液抽提方法比较常用,一般用于“离线(off2line)”模式,即不连续分析过程[2,9]。可以利用甲基汞和二价汞对还原剂反应不同,如二价汞可被SnCl2还原为Hg0,而甲基汞不能被还原从而达到分离的目的[7]。此外可以用巯基棉纤维柱等固-液萃取的方法,甲基汞滞留在柱内,而二价汞则通过之,随后连续到流动进样分析(FIA)系统中,甲基汞氧化成为无机汞后从柱内释放出来[4]。11412　色谱分离技术　色谱在线(on2line)偶联元素特异性检

测器正逐渐成为分离检测微量元素的最普遍的方法,汞的检测也不例外[2]。对于易挥发性汞元素或其衍生物,气相色谱(GS)技术可作为其分离的首选方法

[3]。高效液相(HPLC)技

术由于其检测的灵敏度要求不高,灵活性好,存在更多的分离方法,因此对复杂环境样品中的汞分离可比GS取得更为满意的结果,但缺乏高灵敏度是其主要缺陷,因此最有效的检测方法为HPLC偶联汞特异性的检测仪器,即所谓杂交偶联技术[10]。115　汞的检测技术　目前最常用的检测方法仍为原子吸收分光光谱(AAS),包括不同灵敏度的检测形式,如在石英管产生冷蒸气的冷蒸气原子吸收分光光谱(CVAAS)和在石墨炉产生电热蒸气的电热原子吸收分光光谱(ETAAS)[2]。AAS的主要缺点是灵敏度和特异度不高,可通过汞的提纯来提高其检测灵敏度[7]。ETAAS是AAS体系中较独特的一种方法,E2TAAS有极低的检出极限和较高选择性,但其不连续操作的特性使之更适合于非色谱分离的离线过程[2]。汞原子的吸收和荧光发生均在紫外区域的同一波长(254nm)下,因此无须使汞原子化即可由原子荧光光谱(AFS)检测,AFS不失为灵敏度和选择性最高的汞原子检测方法之一[7]。等离子分析体系可以充分发挥元素特异性检测仪的分析潜能,很接近原子检测仪的理想状态,因此色谱与电感偶合等离子体质谱(ICP2MS)、电感偶合等离子体发射光谱(ICP2AES

)

和微波等离子体发射光谱(MIPES)的偶联技术目前倍受人们关注,但由于仪器价格昂贵、操作技术性高限制了其应用的广泛性[2,11]。

2　生物样品中汞的分析方法211　血汞　血汞含量仅反映了人体急性汞暴露的水平[1],因为在长期慢性汞暴露情况下,汞易于富集于不同的组织器官,

如无机汞易于富集于肝肾,而甲基汞易于富集于神经系统尤其是大脑中。但对于胎儿而言,Grandjean等[12]认为测量脐带血中汞含量能较精确代表达到胎儿循环的汞含量,较母亲发汞更能精确反映胎儿的汞暴露水平。21111　收集处理　Liang等[3]用硝酸浸泡过的聚四氟乙烯试

管中加入肝素或EDTA抗凝剂,加入血样本后,立即充分摇匀,并置于4℃下的冰箱里保存。如果需要运输,可置于双层包装的塑料袋中冷冻保存。样本应于采集后的数天内进行分析,如果总汞和甲基汞都要分析,采血量至少1ml,最好为5ml。21112　分析　Liang等[3]采用碱消解血样、液-液萃取和乙基

化作用后用GS2CVAFS检测全血中的甲基汞含量,检出极限

641国外医学临床生物化学与检验学分册　2003年第24卷第3期

Ξ作者简介:高宇(1978～),男,安徽人,上海第二医科大学附属新华医院儿科医学研究所博士在读,研究方向为儿童保健。© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net值为0102ng/g。Brunetto等[9]在密闭的顶方(headspace,HS)进样系统中用浓硫酸消解样品,SnCl2还原后用AAS检测,检出极限值为016μg/L;分析甲基汞时,则在HS系统中用碘乙酸和浓硫酸消解样品,在线冷凝集捕获提高其浓度,GS2AAS检测,其检出极限值为012μg/L。212　发汞　头发的基质蛋白质中富含硫氨基酸,汞易于与其中的巯基相结合。发汞浓度高于血汞和尿汞,慢性暴露时,发汞浓度大约是血汞的300倍,所以能够较好地反映人体长期的汞暴露水平,不同长度处的发汞值能代表不同时期的汞暴露情况,并且由于头发取样简单没有创伤,易于被人们接受,运输和保存也很简便,因此目前对人群的流行病学调查多采用发汞来衡量人体的暴露情况,但头发易被外源污染,因此彻底清洗很重要[4,11]。21211　收集处理　Razagui等[11]采样和处理方法如下:用外科剪从枕后区域剪下一束头发,约200～400mg,剪去远端,保留长度约为5cm,随后放入可封闭的聚乙烯袋中。每份样本剪成平均长度为1cm,混匀,依次经过丙酮、去离子水、丙酮洗涤,反复3次,然后置于105℃的炉中干燥。21212　分析　Li等[4]用碱消解样品,巯基棉纤维吸收柱分离甲基汞,酸洗脱后加入Thio2Michler酮(TMK),与甲基汞形成红色复合物,再用丁醇萃取之,分光光度法检测,其检出极限为30nmol/L。作者认为该方法灵敏度较高,选择性好,仪器价格便宜易于操作,可用该方法对人群发甲基汞进行快速筛查。Razagui等[11]采用密闭的微波消解样品和ICP2MS检测的方法,汞检出极限为0139μg/L。ICP2MS的检出极限低,因此该方法可以减少繁杂耗时的汞萃取浓缩过程。213　尿汞　由于汞在人体内的半衰期较长,尿可以作为衡量长期汞暴露的指标,但由于汞在人体不同组织内分布不同,尿汞水平往往与临床症状不相符,但当评价低浓度的无机汞暴露时,血液的分析会受到甲基汞的干扰,而此时尿的分析就比较简便有效[1]。21311　收集处理　所有盛装尿液的塑料瓶都要事先用1mol/L的硝酸浸泡,并用双蒸水冲洗3次,室温下干燥。样品置于塑料瓶中,加入醋酸(1%v/v)酸化后4℃下保存[13]。21312　分析　Gallignani等[13]在FI系统中用盐酸消解,SnCl2还原和AAS检测的方法分析无机汞;用盐酸和K2S2O8作为氧化剂,在线微波消解后,SnCl2还原和AAS检测的方法分析总汞。检出极限均为011μg/L,总汞和无机汞值的差值即为有机汞。该研究表明该方法可以把有机汞完全转变为二价汞,较准确快速(每小时可测90个样本)地测量总汞含量,可以用做尿汞的快速筛查方法。214　其他　Tao等[5]将鱼肉样品溶于羟化四甲胺(TMAH)中,经硝酸和高锰酸钾消解后,在FI系统中由NaBH4还原和CVAAS检测总汞,检测极限为011μg/L。TMAH可以使样品快速充分地溶解,从而可提高检测效率。由于甲基汞的脂溶性和对生物膜的高通透性,使得鱼卵汞含量比较高,可作为评价环境污染的指标。Burguera等[14]取新鲜鱼卵,磨碎后,每条鱼取50～100ml,加入乳化剂,其成分为2∶3v/v的油2水混合物和01008%v/vTween20。盐酸消解和硼氢化钠还原后由CVAAS检测无机汞,检出极限为0112μg/L。作者认为乳化剂的使用可增加样品的流动性,提高了分析检测的效率,尤其适用于粘滞度高的样本。综上所述,生物样品中汞含量的检测步骤包括样品的收集、消解、萃取、分离和检测。目前测定不同种类汞含量最灵敏的方法为色谱在线偶联汞特异性的检测器。此外由Mile2stone公司最新生产的DMA280自动测汞仪已引进上海新华医院儿科医学研究所,该仪器无需样品的预处理即可对固、液态样品中的总汞进行检测,快速(平均每5min测一个样品)、灵敏(检出极限为0102ng),大大简化了检测过程。参考文献1BehrmanRE,KilegmanRM,JensonHB.NelsonTextbookofPe2diatrics[M].16thedition.Philadephia:WBSaundersCo,2000,215522156.2Sanchez2uriaJE,Sanz2MedelA.Inorgnicandmethylmercuryspe2ciationinenvironmentalsamples[J].Talanta,1998,47:5092524.3LiangL,EvensC,Lazoff,S,etal.Determinationofmethylmer2curyinwholebloodbyethylation2GC2CVAFSafteralkalinediges2tion2solventextraction[J].JAnalToxicol,2000,24(5):3282332.4LiHB,ChenF,XuXR.Ahighlysensitivespectrophotometricmethodwithsolid2phaseextractionforthedeterminationofmethylmercureinhumanhair[J].JAnalToxicol,2000,24(8):7042707.5TaoG,WillieSN,SturgeonRE.Determinationoftotalmercuryinbiologicaltissuesbyflowinjectioncoldvapourgenerationatomicabsorptionspectrometryfollwingtetramethylammoniumhydroxidedigestion[J].Analyst,1998,123(6):121521218.6CominosX,AthanaselisS,DonaA,etal.Analysisoftotalmer2curyinhumantissuespreparedbymicrowavedecompositonusingahydridegeneratorsystemcoupledtoanatomicabsorptionspec2trometer[J].ForensicScienceInternational,2001,118(1):43247.7Sandborgh2EnglundG,BjorknemI,BjorkmanL,etal.Determi2nationoflowlevelsoftotalmercuryinbloodandplasmabycoldvapouratomicfluorescencespectrometry[J].ScandJClinLabIn2vest,1998,58(2):1552160.8BrunettoMR,LunaJR,ZambranoA,etal.Determinationofmethylmercuryandinorganicmercuryinwholebloodbyheadspacecryofocusinggaschromatographyandatomicabsorpi2tionspectrometry[J].Analyst,1999,124(10):149321499.9GerbersmannC,HeisterkampM,AdamsFC,etal.Twometholdsforthespeciationanalysisofmercuryinfishinvolvingmicrowave2assisteddigestionandgaschromatography2atomicemissionspec2trometry[J].AnalysticaChimicaActa,1997,350:2732285.10Rio2SegadeS,BendichoC.On2linehigh2performanceliquid2chro2matographicseparationandcoldatomicabsorptionspectrometricdeterminationofmethylmercuryandinorganicmercury[J].Talan2ta,1999,48:4772484.11RazaguiIBA,HaswellSJ.Thedeterminationofmercuryandsele2niuminmaternalandneonatalscalphairbyinductivelycoupledplasma2massspectrometry[J].JAnalToxicol,1997,21(2):1492153.12GrandjeanP,Budtz2JorgensenE,WhiteRF,etal.Methlymercuryexposurebiomarkersasindicatorsofneurotoxicityinchildrenaged7years[J].AmJEpidemiol,1999,150(3):3012305.13GallignaniM,BahsasH,BrunettoMR,etal.Atime2basedflowinjection2coldvaporatomicabsorptionspectrometrysystemwithon2linemicrowavesamplepretreatmentforthedeterminationofinorganicandtotalmercuryinurine[J].AnalyticaChimicaActa,1998,369:57267.14BurgueraJL,QuintanaIA,SalagerJL,etal.Theuseofemulsionsforthedeterminationofmethylmercureandinorganicmercuryinfish2eggsoilbycoldvaporgenerationinaflowinjectionsystemwithatomicabsorptionspectrometricdetection[J].Analyst,1999,124(4):5932599.(2002210229收稿　2003204203修回)本文编辑:陈新黔