微波消解-原子熒光法測定螞蟻中的總汞

桑語，羅怡(西華師范大學生命科學學院，四川 南充 637002)

0 引言

作為最具毒性的重金屬之一，汞(mercury, Hg) 以多種形態廣泛存在于自然界中，往往威脅著野生動物、人類健康和生態環境安全[1]。經自然源或人為源排放，汞進入水、土壤或空氣中，能夠在生物體內富集，并通過食物鏈向高營養級生物傳遞[2]，進而導致廣泛的暴露風險[3]。人類處于食物鏈的頂端，受到的危害是極大的。近年來，隨著經濟的快速發展，汞的使用范圍也在不斷擴大，隨之帶來的汞污染增加了生態環境中的重金屬污染負荷。

在陸生生態系統中，螞蟻(蟻科formicidae)往往能占到其生物總量的15%～20%，并在生態系統中扮演著捕食者、被捕食者和互利者等多種角色[4-5]。螞蟻在日?；顒又校苋菀捉佑|環境中的有害重金屬并富集在體內[6]。相較于其他類的昆蟲，螞蟻活動范圍和強度較小，且對環境變化高度敏感，能有效反映其生活環境中的重金屬狀況[3]。此外，螞蟻分布廣、種類多、種群數量大、易于采集[7]，可以作為其生活環境的污染狀況的理想指示生物。微波消解法處理樣品具有方便快捷、消解能力強、樣品及試劑用量少等特點。原子熒光法譜線簡單、靈敏度高、檢出限低。目前，已有較多研究采用微波消解-原子熒光法測定汞等重金屬元素。然而，關于螞蟻體內總汞含量的微波消解-原子熒光法未見報道，本文以螞蟻作為研究對象，通過建立微波消解-原子熒光法測定螞蟻體內總汞含量，為螞蟻指示環境變化提供新的思考。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

AFS-921 型原子熒光光度計，北京吉天儀器有限公司；微波消解儀，北京萊伯泰科儀器股份有限公司。

1.1.2 試劑

載流：量取50 mL 硝酸(GR)，緩慢加入到超純水中，定容至1 000 mL，混勻。

還原劑：稱取0.05 g 硼氫化鈉溶于500 mL0.5%氫氧化鉀溶液中，混勻。

汞標準溶液(1 000 μg/mL)，國家有色金屬及電子材料分析測試中心.

汞標準使用液(1 μg/L)：由汞標準溶液用5%硝酸溶液逐級稀釋得到。

實驗用水為超純水，配制溶液的試劑均為優級純。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品采集

采用陷阱法[8]采集螞蟻樣本。在四川省南充市的城市園林生境中設置了若干樣方，陷阱設置在樣方中的平坦區域，將塑料杯埋入地下，杯唇與地面齊平，杯內倒入丙二醇，以殺死螞蟻并能在短時間內保存螞蟻。螞蟻樣本采集持續時間為48 h。采集的螞蟻樣本保存在75%的酒精中。

1.2.2 樣品清洗干燥

螞蟻經過物種鑒定后，用超純水離心洗滌，去除螞蟻表面的雜質及塵土，用無塵紙吸干表面水分。將同種螞蟻裝在離心管中，置于鼓風干燥箱，以50 ℃烘48 h[9]。

1.2.3 樣品消解

本次實驗選擇了在四川省南充市城市園林中采集到的日本弓背蟻(camponotus japonicus)樣品。稱取干燥的螞蟻樣品0.05 g 于消解罐中，加入8 mL 硝酸(GR)，輕搖混勻，加蓋，靜置過夜，按表1 的程序進行消解[10]。待消解罐冷卻至室溫后取出，緩慢打開罐蓋，防止泄壓導致樣品噴濺而損耗。用少量的超純水沖洗罐蓋上殘留的液滴。將消解罐置于電熱消解儀中80 ℃加熱，趕去棕色氣體。取出消解罐，將消解液轉移至25 mL 的容量瓶中，用少量超純水洗滌罐壁，并將洗滌液合并于容量瓶中，用超純水定容至刻度，充分混勻后靜置，用0.45 μm 濾膜過濾，待用[10]。

1.3 儀器工作參數

開機，按表2 條件設置好儀器參數，將儀器與元素燈預熱1 h，按照AFS-921 原子熒光光度計程序測定相應熒光值。

表1 微波消解程序

表2 儀器工作參數

1.4 標準曲線的繪制及樣品測定

汞燈預熱結束后，將汞標準使用液、樣品空白、樣品溶液在1.3 條件下測定。設置儀器自動稀釋1 μg/L 的汞標準使用液，配制曲線濃度梯度為0.1、0.2、0.4、0.8、1.0 μg/L。標準曲線由儀器軟件計算得到。

2 結果與討論

2.1 儀器測定條件

2.1.1 燈電流和負高壓

燈電流和負高壓影響儀器檢測的靈敏度和噪聲[11]。適當的增大燈電流和負高壓可以提高儀器靈敏度，同時，噪聲也會增大。為保證儀器檢測的靈敏度和適宜信噪比，設定負高壓為270 V，燈電流為30 mA。

2.1.2 載氣流量與屏蔽氣流量

載氣流量與屏蔽氣流量影響氫氬焰及熒光信號的穩定性。載氣流量過大時會稀釋原子蒸氣，過小時氫氬焰不穩定，導致熒光信號降低或沒有信號；屏蔽氣可以在氫氬焰外圍阻隔空氣，維持氫氬焰穩定，保證熒光信號的穩定[12]。選擇載氣流量為600 mL/min，屏蔽氣流量為900 mL/min，儀器檢測信號穩定，滿足實驗要求。

2.1.3 原子化器高度

原子化器高度(爐高)影響熒光信號，儀器靈敏度隨著原子化器高度的增加而減少，但是原子化器高度過低，會出現氣相干擾，增大空白熒光強度，為獲得適宜的原子熒光強度且保證達到最佳信噪比，實驗選擇原子化器高度為8 mm[13]。

2.1.4 還原劑濃度

還原劑由氫氧化鉀跟硼氫化鈉配制而成，一定濃度的氫氧化鉀保證了還原劑溶液的穩定性。硼氫化鈉的濃度與氫化物發生進樣的效率密切相關，適當濃度的硼氫化鈉既可以避免反應時產生過量的氫，又能保證氣態物的形成，提高靈敏度[14]?；谝陨显颍瑢嶒炦x擇了0.5%氫氧化鉀+0.01%硼氫化鈉作為還原劑。

2.1.5 載流的選擇

酸度較低時，可能使溶液中某些共存的金屬離子產生干擾[15]；酸度較高時，硼氫化鈉大量分解，產生的氫氣會稀釋汞原子蒸氣的濃度，使熒光信號變小，信噪比降低。5%的硝酸溶液作為載流，能得到較好的信號值及信噪比。

2.2 標準曲線

通過檢測汞標準使用液，在0.1～1.0 μg/L 范圍內，標準曲線方程為：I=909.743 4×C+2.144 0，相關系數R2≥0.999，測定數值如表3 所示。

2.3 檢出限

檢出限的測定參考甘杰等[16]的方法，在設置好的儀器條件(1.3)下，平行測定11 次試劑空白溶液，以3 倍試劑空白熒光值的標準偏差計算檢出限，得到檢出限為0.012 9 μg/L。

2.4 準確度與精密度

采用微波消解-原子熒光法，測定大蝦成分有證標準樣品(GBW 10050(GSB-28)，根據所得的測定結果計算方法的準確度，同時設置兩個全程序空白，所有樣品及空白溶液均平行測定6 次(n=6)。大蝦標準物質中汞含量理論值為49±8 μg/kg，儀器檢測值為46.927～50.280 μg/kg，測定結果與標準值相符，方法回收率在80%～120%范圍內，RSD≤5.28%。該方法穩定可靠。

表3 標準曲線熒光值

3 注意事項

(1)由于汞的靈敏度比較高，應注意來自各方面的污染特別是器皿污染，實驗過程中所用到的玻璃器皿、容量瓶等均先用自來水清洗干凈，在1∶1 硝酸溶液中浸泡過夜，經超純水清洗以后再用。

(2)聚四氟乙烯消解罐應避免用硬質毛刷清洗，以避免刷子的劃痕使樣品殘留在罐壁，應在1∶1 硝酸溶液中浸泡過夜，采用去離子水清洗后烘干，加入8 mL 硝酸進行空白消解，待冷卻后再次用超純水清洗后烘干，以減少實驗過程中的污染。

(3)載流、還原劑及標準溶液均是現用現配。

(4)汞燈預熱時間約需1 h 左右，以降低由于燈漂移產生的測量誤差。

(5)螞蟻樣品在采集后需先清洗掉表面的塵土，然后保存于75%的酒精中，-20 ℃保存至鑒定物種。鑒定物種后的螞蟻經過超純水離心洗滌，50 ℃烘干，常溫干燥條件下保存。

4 結語

螞蟻是獨特的社會性昆蟲，不同物種之間存在不同的生存策略及棲息地要求，對重金屬污染物的敏感性及響應可能也存在差異。螞蟻營巢居生活，其棲息地具有長期性，種群結構相對穩定，樣本量大，易于采集，且采樣調查不會對整個螞蟻群落造成不可恢復性的破壞。本文建立了微波消解-原子熒光法測定螞蟻中的總汞，該方法靈敏，準確且穩定，所用試劑及樣品量少，適用于螞蟻中的總汞濃度的檢測分析。應用于實際樣品測定時，能夠準確、快速測定螞蟻體內總汞含量，進而從不同層面(物種和群落層面)探討螞蟻體內的汞富集機制。