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单滴溶液电极放电诱导冷蒸汽生成与基质固相分散联用:一种用于鱼中总汞分布灵敏定量的稳健方法

期刊:Analytical ChemistryDOI:10.1021/acs.analchem.6b04753

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究的学术论文。以下是对该研究的详细介绍:


主要作者及机构

本研究的主要作者包括Qian Chen、Yao Lin、Yunfei Tian、Li Wu、Lu Yang、Xiandeng Hou和Chengbin Zheng。研究团队分别来自四川大学化学学院(Key Laboratory of Green Chemistry & Technology of MOE)、四川大学分析测试中心(Analytical & Testing Center)以及加拿大国家研究委员会(National Research Council Canada)。该研究发表于《Analytical Chemistry》期刊,发表日期为2017年1月11日。

学术背景

本研究属于分析化学领域,重点关注汞(mercury)在鱼类组织中的分布及其定量分析。汞是一种高度有毒的重金属,其毒性和生物可利用性强烈依赖于其化学形态。例如,甲基汞(methylmercury, MeHg)比无机汞(inorganic mercury, IHg)更具毒性,并且更容易在生物体内积累。然而,传统的分析方法在检测微量汞时存在灵敏度不足、样品处理过程中分析物稀释等问题,尤其是对于鱼类器官中微量汞的分布分析更具挑战性。因此,本研究旨在开发一种简单、高效的方法,用于精确量化鱼类组织中汞的分布,以提供关于鱼类可食用部分的重要信息,并深入理解汞的生物积累、转化和解毒机制。

研究流程

研究流程主要包括以下几个步骤:

1. 样品制备

研究使用了45条鲤鱼(common carp),将其分为五组,分别暴露于不同浓度的无机汞和甲基汞环境中。暴露14天后,采集鱼的肌肉、鳃、肠道、肝脏、胆囊、脑和眼睛等七个器官,冷冻干燥后保存备用。

2. 多壁碳纳米管辅助基质固相分散(MWCNTs-MSPD)

研究采用多壁碳纳米管(MWCNTs)作为固相支持材料,通过基质固相分散(MSPD)技术从1 mg的鱼类组织中提取汞。具体步骤包括将样品与MWCNTs混合研磨,然后将混合物装入注射器中,用含有0.5% L-半胱氨酸和4%甲酸的100 μL洗脱液进行提取。该方法不仅确保了汞物种的完整性,还最大限度地减少了分析物的稀释和有毒化学品的消耗。

3. 单滴溶液电极辉光放电诱导冷蒸气生成(SD-SEGD-CVG)

研究开发了一种新型的冷蒸气生成技术——单滴溶液电极辉光放电诱导冷蒸气生成(SD-SEGD-CVG),用于将提取的汞物种转化为气态汞(Hg0)。该技术通过在高电压下产生微等离子体,将溶液中的汞转化为气态,避免了传统方法中使用的有毒还原剂(如硼氢化钠)。

4. 原子荧光光谱法(AFS)检测

生成的Hg0通过氩气载入原子荧光光谱仪(AFS)进行检测。研究优化了AFS的操作参数,包括载气流速、放电电压、反应介质和放电间隙等,以确保检测的灵敏度和准确性。

5. 数据分析

研究通过标准曲线法对汞进行定量分析,并计算了检测限(LOD)和相对标准偏差(RSD)等分析指标。此外,研究还通过分析三种认证参考材料(CRMs)验证了方法的准确性。

主要结果

  1. MWCNTs-MSPD的提取效率:研究结果表明,使用0.5 mg MWCNTs和100 μL洗脱液可以高效提取鱼类组织中的汞,提取效率超过90%。
  2. SD-SEGD-CVG的性能:该方法在1 mg样品的基础上,检测限达到0.01 μg/L(0.2 pg),相对标准偏差(RSD)分别为5.2%(2 μg/L)和4.6%(20 μg/L)。
  3. 汞在鱼类器官中的分布:研究发现,甲基汞在鱼脑和眼睛中的积累量显著高于无机汞,而无机汞更倾向于在肝脏和胆囊等解毒器官中积累。

结论

本研究成功开发了一种结合MWCNTs-MSPD和SD-SEGD-CVG的高灵敏度方法,用于量化鱼类组织中汞的分布。该方法不仅避免了传统样品处理中的分析物稀释问题,还显著提高了检测灵敏度和准确性。研究结果为汞的毒理学研究提供了重要的技术支持,并为鱼类食品安全评估提供了科学依据。

研究亮点

  1. 方法创新:首次将SD-SEGD-CVG技术应用于汞的冷蒸气生成,避免了有毒还原剂的使用。
  2. 高灵敏度:检测限达到0.01 μg/L,显著优于传统方法。
  3. 广泛应用:该方法不仅适用于汞的检测,还可推广至其他微量元素的定量分析。

其他价值

本研究为鱼类组织中汞的分布分析提供了一种高效、环保的技术手段,具有重要的科学和应用价值。同时,该方法为未来研究其他元素在生物体中的分布和转化机制提供了新的思路。


以上是对该研究的详细介绍,涵盖了研究的背景、流程、结果和意义,希望能为其他研究者提供有价值的参考。

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