高效液相色譜-電感耦合等離子質譜法分析海洋沉積物中有機錫的形態

摘 要 建立了高效液相色譜-電感耦合等離子質譜（HPLC-ICP-MS） 測定海洋沉積物中二丁基錫（DBT）、三丁基錫（TBT）、二苯基錫（DPhT）及三苯基錫（TPhT）的形態分析方法。通過改變流動相組分比例，使4種有機錫達到基線分離。比較不同提取方法對標準參考物質PACA-2中有機錫的提取效率。以V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝55∶33∶12 （含5%三乙胺，pH 3.0）為提取劑時，超聲提取效率最高（＞91.5%），其加標回收率均大于96%。本方法對DBT， TBT， DPhT和TPhT的檢出限分別達到0.7，0.75，0.45和0.4 g/kg。對濃度范圍為0.5～100 g/kg有機錫混合標準溶液進行測定， 4種有機錫回歸系數均大于0.998。利用本方法對幾種海洋沉積物樣品和海產品中的有機錫進行測定，在部分沉積物樣品中檢測到了DBT和TBT，部分海產品中測到了少量TBT和TPhT。

關鍵詞 高效液相色譜； 電感耦合等離子質譜； 超聲提取； 有機錫； 形態分析； 海洋沉積物

1 引 言

有機錫化合物（OTC）在工農業領域的廣泛應用，導致對水域、沉積物和食品的污染，成為環境污染的重大問題之一。調查顯示，丁基錫化合物污染已不僅局限在水體，已通過生態系統傳遞到水生生物及食品。因此，有機錫形態分析研究對了解錫的污染狀況、環境行為、生態毒理等具有重要意義。

近年來， 環境中有機錫化合物的分析技術發展很快。常用的方法是將GC，HPLC和SFC等分離技術與一些痕量金屬檢測技術如AAS，AES和MS等聯用。本研究采用HPLC-ICP-MS聯用技術，利用PEAK或PEA毛細管將液相色譜柱的流出液直接引入ICP-MS的霧化器中，連接方便，前處理過程簡單，靈敏度高，檢出限低，同時避免了GC-ICP-MS測定時衍生化的問題。目前，不改變樣品中有機錫形態分布，而將其全部從樣品中提取出來仍是難題。比較不同的提取方法可發現，超聲振蕩提取對沉積物標準物質PACS-2和BCR 646中丁基錫的提取率最高，且提取時間相對較短。Pellegrino等采用超聲提取BCR 477 CRM，分析結果最接近丁基錫的參考值。有機錫在沉積物中的形態分析多采用GC作為分離手段，且沉積物中有機錫的提取方法研究還有待深入。Encinar等以甲醇-乙酸為提取劑，對沉積物中二丁基錫（DBT）和三丁基錫（TBT）的提取率雖然達到了80%以上，但實驗過程需要復雜的衍生步驟和同位素稀釋法計算。Chiron等采用加壓溶劑法萃取沉積物中有機錫，并進行LC-ICP-MS測定。該方法萃取溶劑復雜，測定前需要進行溶劑轉換，容易造成有機錫損失。本研究通過改變提取液組分比例，并進行超聲振動提取，使沉積物中有機錫形態提取效率達到90%以上。實驗采用與流動相組成相近的提取劑，不需要轉換溶劑，克服了基體差異對分離測定準確性和重復性的影響，方法簡單、快速。使用微流量的PFA同心霧化器，提高了靈敏度，滿足了沉積物樣品中低含量錫形態分析的要求。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

7500a型ICP-MS，1100型HPLC（美國安捷倫公司）。ICP-MS和HPLC的工作參數見表1。

錫形態標準品：二丁基氯化錫（DBT）、三丁基氯化錫（TBT）、DBT（DPhT） （Sigma Aldric公司）；三苯基氯化錫（TPhT，Acros Organic公司）；PACS-2標準參考物質（National Research Council Canada）；乙腈、乙酸、三乙胺（TEA）、丙酮和甲醇均為色譜純；實驗用水為經Milli-Q裝置純化（＞18MΩ #8226;cm）的去離子水。

2.2 標準溶液和提取劑的的配制 

準確稱取各有機錫化合物，溶于甲醇，配制成含有機錫1000 mg/kg的母液（DBT使用丙酮配制），置于－20 ℃冰箱中保存備用。校準溶液使用流動相逐級稀釋配制，現配現用。流動相使用前用超聲波清洗器超聲脫氣。

按照V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝55∶33∶12（含5%三乙胺，pH 3.0）配制提取劑。

2.3 樣品采集和前處理

采集大連海域港口6個采樣點沉積物，采樣點分布及采樣站位信息如圖1所示。沉積物樣品冷凍干燥24 h，存放于－20 ℃冰箱中備用。從市場上隨機購買帶魚、海蝦和扇貝3種海產品，取其軟組織，依次用去離子水和超純水沖洗干凈、攪碎，冷凍干燥24 h，存放于－20 ℃冰箱中備用。

準確稱取0.2 g沉積物樣品、生物樣品及PACS-2標準品，分別加入3 mL提取劑，室溫超聲萃取30 min，靜置。上清液用0.2 m尼龍濾膜過濾。

3 結果與討論

3.1 HPLC-ICP-MS分析有機錫形態條件優化

以10 g/L Li， Y， Ce 和Tl的2% HNO3調諧液將儀器調至高靈敏度和低背景信號強度。為減少有機溶劑進入等離子體，Peltier冷卻系統將物化室溫度控制在－5 ℃。文獻\\報道，加入一路O2/Ar混合氣（80% Ar），將有機溶劑中大量的碳經過燃燒轉化為CO2，防止碳在炬管和錐口上堆積；但加入過量O2，會增加ICP的負載，造成靈敏度下降，并損害采樣錐。本實驗通過調節加氧量，在保證靈敏度的基礎上，加入30%的O2/Ar混合氣，較好地消除了積碳，又避免損傷錐體。

3.2 流動相體系的選擇

本實驗采用V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝65∶23∶12（含5%三乙胺，pH 3.0）為流動相。對100

g/kg有機錫混合標準溶液進行分離與檢測，DBT和TPhT無法達到基線分離（圖2a）。調節流動相中各成分的比例，進行分離條件實驗，結果表明，以V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝50∶38∶12（含5%三乙胺，pH 3.0）為流動相時，在20 min內，4種有機錫都能達到基線分離（圖2b）。

3.3 樣品中有機錫化合物提取方法實驗

3.3.1 流動相提取 以流動相為提取劑，萃取PACS-2，采用HPLC-ICP-MS進行分離與測定。對比4種有機錫的混合標準溶液色譜圖（圖3）可知，PACS-2中的有機錫形態為DBT和TBT，這與標準物質說明書中給出的形態吻合。

圖3 有機錫標準混合溶液（a）及PACS-2的形態（b）色譜圖

Fig．3 HPLC-ICP-MS spectrum of mixture of OTC standard （a） and extract of PACS-2 （b）

將所得峰面積積分，使用標準工作曲線計算所測兩種有機錫形態的值，提取率僅為參考值的52.8%～66.3%（表2），提取條件需進一步優化。

a Mean ± standard deviation （n＝ 3）; b Detected value compared with certified value.

不同配比的提取劑的提取率: 不同形態的有機錫的提取是有機錫形態分析的重點。雖然TBT的加標回收率能夠達到80%以上，但DBT的加標回收率通常在40%～76%。DBT的回收率一直是此類研究難以解決的問題。本實驗以V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）分別為45∶43∶12， 55∶33∶12， 65∶23∶12， 75∶13∶12， 85∶3∶12的提取劑（均含5%三乙胺），對PACS-2進行萃取分離及測定 （圖4）。隨著乙腈比例的增加，DBT和TBT提取率先升高，當V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝55∶33∶12時，提取率最高，分別達到94.0%和91.5%; 隨乙腈比例繼續增加，提取率都隨之降低。

圖4 5種提取劑對PACS-2的有機錫形態的測定值（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提取劑的體積比（乙腈/ H2O/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 快速溶劑提取和超聲提取得比較 以V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝55∶33∶12（含5%三乙胺）為提取劑，分別采用快速溶劑萃取（ASE）和超聲提取（SON）PACS-2中的DBT和TBT。結果表明，超聲提取的回收率更高（表3）。

3.4 方法檢出限、線性范圍和重復性

采用逐步稀釋法測定信噪比S/N＝3時，DBT， TBT， DPhT和TPhT的檢出限分別為0.7， 0.75， 0.45和0.4 g/kg。

HPLC-ICP-MS測定濃度為0.5，1，5，10，20和100

g/kg的5種有機錫系列標準混合溶液，獲得標準工作曲線。4種有機錫形態的回歸系數均大于0.998，線性范圍達到了4個數量級。

對10 g/kg有機錫混合標準溶液連續進樣7次，將所測得的各種有機錫的峰面積積分，得到各種有機錫的峰面積的RSD為6.2%～8.0%。

3.5 標準參考物質分析和加標回收實驗

以V（乙腈）∶V（H2O）∶V（乙酸）＝55∶33∶12（含5%三乙胺）為提取劑，對PACS-2中DBT和TBT進

行超聲提取，DBT和TBT的提取率為參考值的95.7%和88.8%（表4），DBT和TBT的提取率的RSD分別為2.5%和3.5%。

向標準參考物質PACA-2中加入20

L 10 mg/kg的TBT和DBT，進行加標回收實驗，得到DBT和TBT的加標回收率分別為96.8%和98.1%。

3.6 實際樣品分析實際樣品經前處理、萃取過濾后，進行HPLC-ICP-MS分離與檢測，每個樣品做3個平行處理。對大連海域港口6個采樣點沉積物樣品進行分離測定，其中4個采樣點沉積物樣品均檢測到一定量的DBT和TBT，其余兩個樣品未檢測出有機錫形態（表5）。其中，6號站位是新建的大連灣碼頭，主要以貨運為主，碼頭的海底疏浚工程比較頻繁，而在采集的沉積物樣品中檢測到了少量的DBT和TBT；7號站位岸邊是大連石化集團，能源化工產品的生產可能是造成這里有機錫污染的主要原因，其港口沉積物DBT和TBT在檢測的6個沉積物中含量最高，分別達到了30.9和48.8

g/kg；9號和14號為航道，其中9號點附近是錨地，平時會停泊很多大船，在此點位檢測到少量的有機錫形態，而在14號點位則未檢出；12號點是中糧集團的糧食碼頭，但航運不是太頻繁，在檢測的12號點位沉積物中，也未檢出有機錫形態；靠近13號站位是大連碼頭，歷史比較悠久，航運比較繁忙，主要以客運和滾裝為主，通檢測出13.2

g/kg DBT和9.60

g/kg TBT。

在3種海產品中，均檢測到了一種未知形態的錫，在扇貝和帶魚中均檢測到了少量TBT和TPhT（表5）。文獻\\報道，TBT和TPhT是貝類中的主要有機錫，與本測試結果一致。

4 結 論

建立了高效液相色譜-電感耦合等離子質譜技術同時測定海洋沉積物和海產品中4種有機錫的方法。確定了對標準參考物質PACA-2的提取劑，DBT和TBT的提取率大于91.5%，加標回收率均大于96%。本方法采用PFA同心霧化器提高靈敏度和重復性，4種有機錫的檢出限均低于0.75

g/kg。利用本方法對6種沉積物和3種海產品進行有機錫測定，可檢測到不同有機錫化合物形態。

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Simultaneous Determination of Organotin Compounds in Marine

Sediments by High Performance Liquid Chromatography-

Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

LI Xiang1，2， YU Jing-Jing2，3， LI Bing*1， HU Jun-Dong1，

YANG Hong-Xia1， LIU Wei1， HU Shi-Bin2

1（National Research Center for Geoanalysis， Beijing 100037）

2（Northwest Agriculture and Forestry University， Yangling 712100）

3（The First Institute of Oceanography， State Oceanic Adminstration， Qingdao 266061）

Abstract A method based on high performance liquid chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry （HPLC-ICP-MS） for simultaneous determination of organotin complexes （dibutyitin （DBT）， tributyitin （TBT）， diphenyitin （DPhT） and triphenyitin （TPhT） in marine sediments was established. After evaluation of different additives in the mobile phase， the use of 0.05% （V/V） of triethylamine （TEA） in a mobile phase of acetonitrile-water-acetic acid （50∶38∶12） allowed the best chromatographic separation of the four compounds. The analytes were extracted into an extractant （V（acetonitrile）∶V （water）∶V （acetic acid） ＝55∶33∶12） with 5% TEA by using an ultrasonic bath （30 min）. The extracted efficiency of organotin compounds in PACS-2 certified reference material was found the highest （＞91.5%） and its recoveries were over 96%. The detection limits for DBT， TBT， DPhT and TPhT were 0.7， 0.75， 0.45 and 0.4

g/kg， respectively. Four mixed organotin standards ranging from 0.5 to 100

g/kg were used for the method evaluation. The experimental results indicated that the regression coefficient for each compound was over 0.998. Organotin compounds in marine sediments and aquatic products were analyzed via the new established method. It was found that the dominate species in marine sediments were DBT and TBT， while TBT and TPhT were detected in aquatic products.

Keywords High performance liquid chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry; Ultrasonic extraction; Organotin; Speciation analysis; Marine sediment

（Received 6 January 2010; accepted 6 April 2011）