汞、錫以及砷的物種分析(Speciation)
影響生態環境的污染物質，依其特性可以粗略區分為無機性污染物質、有機性污染物質及放射性物質等。重金屬即為無機性污染物，可能直接或間接對生物、家畜或人類造成危害。魚類是水族生態食物鏈的頂端族群，可能經由攝食浮游生物、海藻海草及小型魚蝦而蓄積濃縮大量的重金屬，如鎘、鉻、鉛、汞⋯等。魚肉是人類主要的食用部位，因此檢測魚肉的重金屬含量可了解魚體是否遭受污染，以及是否可上市供消費者食用。一般學者將『攝取微量時便顯出有害症狀的金屬』定義為『有害性金屬』，本篇報導主要著重於汞、錫以及砷的物種分析(Speciation)方式。 在此我們先簡單介紹一下汞、錫以及砷物種的特性：
汞
所有型態的汞皆具有毒性，但相較於無機態的汞，有機汞的毒性更高，特別是甲基汞。因此甲基汞是在所有汞型態中最被重視的。
圖1. 甲基汞分子模型
錫
丁基錫是一種錫化合物，其中的三丁基錫常用來作為殺菌劑而用於船隻外殼，可避免生物附著於船殼上，三丁基錫便會因此而溶解到海水中最終在魚體內累積成高濃度。丁基錫的毒性取決於丁基團的數目，因此歐盟將三丁基錫列入優先管制物質清單。美國環保局也已建立了三丁基錫的水環境標準以保護海洋水生物。
圖2. 分子模型：一丁基錫MBT（左）；二丁基錫DBT（中）；三丁基錫TBT（右）
圖3. 分子模型：砷甜菜鹼AsB（左）；二甲基次砷酸DMA（右）
砷
因火山噴發、皮革工業以及除草劑等農藥的使用造成砷散佈在環境中。砷可形成無機砷（AsIII/ ASV）或有機砷（砷甜菜鹼AsB，砷膽鹼AsC，二甲基次砷酸DMA），其中無機砷的毒性高於有機砷。對魚類而言，有機砷的累積濃度能達到1~100 mg/Kg，其中約有50~90%的砷是以毒性較低的砷甜菜鹼(AsB)形式存在。
汞、錫、砷化合物之萃取前處理
美國CEM公司為全球最大的專業微波化學儀器生產商，其產品占世界微波分析化學產品市場的65%以上，該公司最新的Discover SP-D全自動聚焦式微波消化器除了可以進行重金屬消化前處理外，更可用來進行微波輔助萃取，亦能同時進行甲基汞、一丁基錫、二丁基錫與三丁基錫的萃取。
甲基汞、一丁基錫、二丁基錫與三丁基錫的萃取實驗流程
樣品：牡蠣組織標準品 (BCR-710)
前處理方式：微波輔助萃取法
分析方式：同位素稀釋法 + GC-MS
微波輔助萃取流程：
- 取0.1g樣品至10ml反應瓶中，添加119Sn富集元素至樣品中，添加的濃度應為樣品中丁基錫化合物預期濃度的1~10倍， 接下來添加201MeHg，添加濃度需在樣品中甲基汞預期濃度以下。
- 加進4ml氫氧化四甲基銨(25%)與一個磁攪拌子。
- 蓋上瓶蓋後，搖晃使樣品均勻混和。
- 將樣品瓶放入Discover SP-D中進行微波萃取
- 經衍生化與淨化後，以GC-MS分析。
除有機汞與有機錫之外，Discover SP-D全自動聚焦式微波消化系統亦可進行砷甜菜鹼(AsB)與二甲基次砷酸 (DMA)的萃取，流程如下：
砷甜菜鹼與二甲基次砷酸的萃取實驗流程
樣品：魚肉標準品(BCR-267)與Dogfish mussel標準品 (DORM-2)
前處理方式：微波輔助萃取法
分析方式：HPLC-ICPMS
微波輔助萃取流程：
- 取0.1g樣品到10ml反應瓶中
- 加入5ml 水/甲醇混和液(1:1)並放入磁攪拌子
- 蓋上瓶蓋後手動搖晃反應瓶讓樣品均勻混和
- 將樣品瓶放入Discover SP-D中進行微波萃取
- 以2500rpm離心5分鐘後，取0.45µm的濾膜進行過濾
- 以HPLC-ICPMS進行分析
以全自動聚焦式微波消化器萃取汞、錫、砷之回收率
甲基汞、一丁基錫、二丁基錫與三丁基錫之萃取回收率如下表1：
表1. 甲基汞、一丁基錫、二丁基錫與三丁基錫之萃取回收率
| -- | 檢測值 | 理論值 |
|---|---|---|
| 甲基汞 | 109±4ng Hg/g | 107±17ng Hg/g |
| 一丁基錫 | 34±6ng Sn/g | 34±9ng Sn/g |
| 二丁基錫 | 49±2ng Sn/g | 42±9g Sn/g |
| 三丁基錫 | 53±3ng Sn/g | 54±7ng Sn/g |
砷甜菜鹼(AsB)與二甲基次砷酸(DMA)：
表2. 砷甜菜鹼之萃取回收率
| DROM-2 | 檢測值 | 理論值 |
|---|---|---|
| AsB | 15.7 ± 0.1 mg As/Kg | 16.4 ± 1.1 mg As/Kg |
表3. 砷甜菜鹼、二甲基次砷酸之萃取回收率
| BCR-627 | 檢測值 | 檢測值 |
|---|---|---|
| AsB | 49 ± 1 µmol/Kg | 52 ± 3 µmol/Kg |
| DMA | 1.9 ± 0.1 µmol/Kg | 2.0 ± 0.3 µmol/Kg |
全自動聚焦式微波消化系統可快速完成汞、錫與砷的物種萃取
以Discover SP-D全自動微波消化系統進行微波輔助萃取可短時間內完成汞、錫與砷的物種萃取，最多可放置96個樣品全自動進行實驗，且個別樣品可設定個別條件進行萃取，大幅降低人力消耗，並能得到優良的回收率。
作者：陳志明、王鐙億/科安企業(股)公司
欲了解更多的儀器資訊與實驗細節，歡迎來電洽詢 02-2728-2767或 來信與我們聯繫
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參考文獻
- 藥物食品檢驗局調查研究年報. 24 : 401-420 2006
- Maria Jimenez Moreno, Jaime Pacheco-Arjona, Pablo Rodríguez-González, Hugues Preud’Homme, David Amouroux, Olivier F. X. Donard. Simultaneous determination of monomethylmercury, monobutyltin, dibutyltin and tributyltin in environmental samples by multi-elemental-species-specific isotope dilution analysis using electron ionisation GC-MS. Journal of Mass Spectrometry, 2006, 41 (11), 1491 – 1497.
- CEM Application note
