水系沉积物中重金属元素的生态风险评价对流域重金属的污染程度和迁移转化规律等研究具有十分重要的意义。 北运河是京津冀地区重要的纳污河道, 全流域重金属的分布特征和生态风险尚不清楚。 为全面了解北运河全流域沉积物中重金属的赋存水平, 该研究在上、 中、 下游共选取17个国控及省控断面采集表层沉积物。 使用王水提取-水浴消解以及连续提取法对沉积物样品进行前处理, 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)同时测定As, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb和Zn八种元素的含量及形态, 并对其进行生态风险评价。 结果表明, 北运河表层沉积物中重金属平均含量为Mn>Pb>Zn>Cu>Cr>Ni>Cd>As。 重金属元素Pb, Zn和Cu平均含量高于背景值, 其中Pb元素平均含量为背景值4倍以上。 不同重金属空间变化差异性较大, 中下游含量相对较高。 通过形态分析发现, Cd和Zn元素的形态以酸可溶态和可还原态为主, 生物活性较强, 对环境危害较大; As, Mn, Cr, Cu, Ni和Pb元素的形态以可氧化态和残渣态为主, 生物活性较弱, 对环境危害较小。 地质累积指数(Igeo)表明重金属外源污染严重, Pb(Igeo=2.24)污染水平较重, Cu(Igeo=1.44)和Cd(Igeo=1.45)污染水平中等, Zn(Igeo=0.99)污染水平较轻, 其他元素均处于无污染水平。 潜在生态风险指数表明, 北运河流域表层沉积物重金属的综合生态风险较低, 仅有Cd元素的存在使北运河具有中等风险, 其他元素均未给北运河带来风险(低风险)。 主成分分析表明北运河流域表层沉积物重金属主要来源于农药和化肥的不合理使用、 大气沉降以及工业与交通的排放。 与我国其他典型流域相比, 北运河流域表层沉积物重金属含量相对较低, 这主要归因于近些年来京津冀地区产业结构调整、 大气污染控制以及河道修复工作的有效实施, 该研究可为后续北运河治理和管理提供数据支持。
沉积物 重金属 形态分析 风险评价 源解析 ICP-OES Surface sediments Heavy metals Speciation analysis Ecological risk assessment Source apportionment ICP-OES 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3912
四川省疾病预防控制中心理化检验所, 四川省中毒理化检测医学重点实验室, 四川 成都 610041
大气细颗粒物（PM2.5）粒径小, 比表面积大, 容易吸附金属、 有机物、 病毒、 细菌等污染物而成为有毒有害物质的载体和反应体, 严重影响空气质量, 现已成为当前大气环境的首要污染物, 而其中金属及类金属由于具有非降解性和滞后性, 严重污染自然环境, 当PM2.5被吸入人体内, 有毒有害金属及类金属元素由呼吸道沉积在肺泡, 而后转移至血液及其他器官中, 可对人体正常生理机能产生影响, 造成身长发育缓慢, 甚至导致癌症等病变, 进而严重威胁人体健康。 近年来, 我国许多城市也相应开展了PM2.5中金属元素污染特征、 分布水平及源解析的研究。 选择有效采集PM2.5中的金属及类金属元素的方法, 消解效率较高的前处理方法以及操作简便、 快速、 准确、 灵敏和抗干扰能力强的检测方法已成为当前PM2.5中元素分析的研究重点和热点领域。 而电感耦合等离子质谱（ICP-MS）法测定PM2.5中金属及类金属元素, 不仅能满足多元素同时测定, 而且动态线性范围宽, 检出限低, 灵敏度高, 国内外学者们已进行了大量的研究工作, 形成了比较完善的研究体系。 该分析方法可为PM2.5中各金属及类金属组成及来源、 时空分布、 形态及相应同位素分析、 生理毒性和转化机制等方面的研究工作提供强有力的数据支持。 主要对ICP-MS测定PM2.5中金属及类金属元素的分析方法进行了综述, 着重对其采样滤膜选择、 前处理方法及其消解液的选择进行了详述, 重点阐述了ICP-MS联用技术在PM2.5金属和类金属元素形态及同位素分析中的应用研究, 总结了各种采样滤膜、 前处理方法和消解液及检测联用技术各自的优缺点和选择依据, 并对该领域未来存在的挑战和研究方向提出了展望, 为进一步发展更简便、 快速、 高灵敏且选择性好的PM2.5元素分析中ICP-MS检测技术提供参考。
电感耦合等离子质谱 大气颗粒物PM2.5 元素分析 样品采集 前处理技术 形态分析 ICP-MS PM2.5 Elemental analysis Sampling Pretreatment method Speciation analysis 光谱学与光谱分析
2020, 40(8): 2373
原子光谱/元素质谱是元素分析的强有力手段, 其在生命分析领域的应用也越来越广泛。 在单细胞元素分析方面, 相关研究工作主要关注元素在单细胞中的分布和形态变化; 在元素标记策略分析领域, 利用原子光谱（atomic spectrometry, AS）和电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS）实现对小分子、 核酸、 蛋白质等目标分析物的高灵敏检测是研究热点; 在金属药物分析领域, ICP-MS为研究金属药物在生物体中的摄入、 分布、 代谢和排泄等过程提供了便利, 也为进一步阐明药物作用机理以及金属药物的设计和改进提供了数据支持; 在生物元素成像领域, ICP-MS与激光剥蚀技术（laser ablation, LA）联用, 可以对生物样品进行原位分析和微区分析, 结合有机质谱实现元素相关生物过程的分子机制研究; 与相关分离方法联用, 原子光谱和元素质谱还可以对生物组织中元素进行形态分析, 研究其在相关过程中的生物转化过程。 本文从单细胞元素分析、 元素标签标记策略、 金属药物转运与代谢以及生物组织中元素分布分析等方面, 评述了原子光谱和ICP-MS在生命分析中的应用实例, 并对该领域的发展前景进行了展望。
原子光谱 电感耦合等离子体质谱 单细胞分析 形态分析 组织成像 Atomic spectrometry Inductively coupled plasma mass spectrometry Single cell analysis Speciation analysis Tissue imaging 光谱学与光谱分析
2019, 39(5): 1340
华北电力大学环境科学与工程学院, 河北 保定071003
成功建立了冷捕集-气相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱分析测定食品调料(酱油和醋)中砷形态的方法。以脱脂棉为分离介质, 用液氮对样品中生成的气态砷化合物进行冷捕集, 常温下不同砷形态化合物即可以实现基线分离, 随后被原子荧光光谱检测。实验考查了酸介质的种类和酸度、 KBH4溶液的浓度、 反应时间以及载气(He)的流量等实验条件对测定结果的影响。结果表明, 在优化后的实验条件下, 方法对As(Ⅲ), As(Ⅴ), MMA(Ⅴ)和DMA(Ⅴ)的检出限分别为0.2, 0.2, 0.3, 0.8 ng·mL-1, 对酱油和醋As(Ⅲ), As(Ⅴ), MMA(Ⅴ)和DMA(Ⅴ)的回收率为93.07%～103.54%。与传统的液相色谱分离方法相比, 该方法不用对样品进行特殊前处理, 分析速度快, 灵敏度高, 适合于对食品调料中砷形态尤其是无机砷形态的准确、 快速分析测定。
砷 形态分析 原子荧光光谱法 食品调料 Arsenic Speciation analysis Atomic fluorescence spectrometry Food seasoning 光谱学与光谱分析
2014, 34(8): 2259
1 中国海洋大学化学化工学院, 山东 青岛266100
2 国家海洋局第一海洋研究所, 山东 青岛266061
建立了毛细管电泳（CE）与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用技术分析检测砷胆碱（AsC）、 砷甜菜碱（AsB）、 As(Ⅲ)、 二甲基砷酸（DMA）、 甲基砷酸（MMA）和 As(Ⅴ)六种形态砷化合物的方法。 结果表明, 六种砷化合物在20 min内即可得到有效分离, 各砷形态在2.0~50.0 μg·L-1范围内线性关系良好, 相关系数R2大于0.996, 检出限为0.10~1.08 μg·L-1, 5次平行测定中, 六种砷化合物峰面积的相对标准偏差（RSD）为3.0%~7.0%。 利用该方法成功对市售蓝点马鲛中砷化合物进行了测定, 加标回收率为93%~98%, 发现蓝点马鲛中的砷主要以AsB形式存在。 该方法具有稳定性好、 样品消耗量少、 快速、 简便等优点, 适用于其他生物样品中不同砷化合物的分析。
毛细管电泳 电感耦合等离子体质谱 形态分析 砷化合物 蓝点马鲛 Capillary electrophoresis (CE) Inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-M Speciation analysis Arsenic compound Scomberomorus niphonius 光谱学与光谱分析
2014, 34(6): 1675
中国水产科学研究院南海水产研究所, 农业部水产品加工重点实验室, 广东省渔业生态环境重点实验室, 广东 广州 510300
元素的形态分析在环境和生物分析中极其重要, 因为元素在生物体内的作用及其代谢过程在很大程度上取决于元素存在的化学形态, 而不仅仅是元素的总量。 形态分析是指测定样品中构成元素总量的单独物理化学形式的浓度。 最先进的形态分析方法是色谱分离和光谱检测的联用技术, 特别是色谱和电感耦合等离子-质谱(ICP-MS)的联用。 但是, 联用技术的设备投入大、 运行成本高, 难以在常规实验室中的推广应用。 在许多情况下, 采用非色谱分离方法对样品进行处理, 也可以得到足够的元素形态信息。 基于非色谱分离、 原子光谱测定的元素形态分析方法的费用低、 操作简单、 易于推广应用。 本文总结了元素形态分析的样品前处理方法, 综述了基于原子光谱法的元素形态分析中比较常用的非色谱分离技术, 对溶剂萃取、 浊点萃取、 单滴微萃取、 分散液液萃取等分离技术的原理、 应用和优缺点进行了评述, 介绍了固相萃取中常用的吸附剂及其在元素形态分离中的应用, 以及氢化物发生、 共沉淀等分离方法。 相比于色谱分离方法, 非色谱方法是快速、 灵敏、 廉价的分离技术。
原子光谱法 形态分析 非色谱分离技术 技术进展 Atomic spectrometry Speciation analysis Non-chromatographic methods Progress 光谱学与光谱分析
2013, 33(12): 3377
1 闽南师范大学化学与环境科学系, 福建 漳州363000
2 福建省现代分离分析科学与技术重点实验室, 福建 漳州363000
转基因的食品安全问题一直是科学家和公众关注的焦点, 其微量元素的生物可给性研究可为转基因食品的安全评价提供参考。 以“胃肠仿生消化、 肠道微生物代谢、 脂质体仿生物膜亲合吸附”构建胃肠功能模型, 用于大豆(转基因大豆和普通大豆)的样品前处理, 以脂质体亲合态、 水溶态界定消化食糜中镍化合物的形态, 以人体可吸收部分的脂质体亲合态评价大豆中镍的生物可给性。 经胃肠消化和微生物代谢, 大豆食糜中镍配合物以水溶态为主; 胃肠消化、 肠道微生物代谢均对镍配合物的生物可给性起促进作用; 转基因大豆和普通大豆中镍的生物可给性分别为4.1%和3.3%, 即大豆转基因后镍生物可给性提高24%; 但转基因大豆中脂质体结合态镍含量122.3 ng·g-1, 仅为普通大豆的36%。
仿生消化 转基因大豆 镍 生物可给性 形态分析 Bionic digestion Transgenic soybean Nickel Bioavailability Speciation analysis 光谱学与光谱分析
2013, 33(11): 3075
新疆农业大学草业与环境科学学院, 新疆 乌鲁木齐 830052
2009年12月14日—28日采集了新疆农业大学校园PM10和PM2.5样品, 分析了重金属Cd的形态和风险指数。 该采样点在冬季采暖期间PM10及PM2.5污染非常严重, PM10和PM2.5中Cd的含量分别为3.642和1.964 ng·m-3, 均以残渣态为主, 但PM2.5中Cd的生物有效性高于PM10中Cd的生物有效性。 PM10中Cd的致癌风险为6.56×10-6, 而PM2.5中Cd的致癌风险为3.46×10-6, 均处于可接受的风险水平。
重金属Cd 形态分析 生物有效性 PM10 PM10 PM2.5 PM2.5 Cd Speciation analysis Bioavailability
1 中国科学院海洋研究所, 山东 青岛 266071
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
3 山东省青岛市疾病预防控制中心, 山东 青岛 266033
4 国家海洋局第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
5 安捷伦科技(中国)有限公司, 北京 100022
利用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP/MS)联用技术对海水中的五种有机锡[三甲基氯化锡(TMT)、二丁基氯化锡(DBT)、三丁基氯化锡(TBT)、二苯基氯化锡(DPhT)和三苯基氯化锡(TPhT)]进行了分离，采用Agilent TC-C18色谱柱，流动相为乙腈/水/乙酸(65：23：12，φ)，0.05％三乙胺，pH3.0，流速为0.6mL·min^-1，测定了0.5-100μg·L^-1范围内五种有机锡化合物的混合标准工作曲线，其相关系数R^2优于0.998，方法的检出限均小于3ng·L^-1。100mL海水样品用10mL含有0.2％Tropolone的CH2Cl2萃取两次后，有机相合并氮吹浓缩至最后一滴，加入1mL的乙腈，用0.22μm的有机滤膜过滤后分析。结果表明，海水中只检测到TPhT，含量为53.2ng·L^-1。样品的加标证明DBT，DPhT，TBT和TPhT的加标回收率均优于80％。TMT可能存在吸附或降解问题，回收率仅为50％。
高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法(HPLC-ICP/MS) 有机锡 形态 海水 High performance liquid chromatography-inductively Organotin compounds Speciation analysis Seawater 光谱学与光谱分析
2009, 29(10): 2855
中国农业大学资源与环境学院环境科学与工程系, 北京100193
为有效控制资源化过程中畜禽污物所含重金属对环境和人类健康的危害, 需要监测污物中重金属的赋存形态和浓度。 采集北京昌平种猪场的猪污物样品（鲜样和干清样）, 用BCR提取法、 硝酸-高氯酸消化法和ICP-MS仪器检测铅砷镉（Pb, As, Cd）总量及各形态含量。 结果表明, 猪污物中Pb, As, Cd的总量分别为29.0, 28.2和0.288 mg·kg-1 DW（鲜样）以及19.7, 28.2 和0.134 mg·kg-1 DW（干清样）, 均没有超过我国的城镇垃圾农用控制标准（As接近标准值）。 两类样品中重金属的形态分布规律明显不同： 鲜样中三种金属可交换态及碳酸盐结合态均超过50%, 有机物及硫化物结合态则低于20%； 而干清样中高生态毒性的可交换态及碳酸盐结合态和Fe/Mn氧化物结合态的比例较鲜样中都明显降低（降幅可达20%以上）, 表明干清样用于堆肥对农田更安全。 该研究结果将为北京地区养猪场污物的资源开发和生态安全评价提供重要基础数据。
重金属 形态分析 猪污物资源回用 生态安全 Heavy metal Speciation analysis Hoggery waste reclamation Ecological security 光谱学与光谱分析
2009, 29(11): 3141
