桑语，罗怡(西华师范大学生命科学学院，四川 南充 637002)

0 引言

作为最具毒性的重金属之一，汞(mercury, Hg) 以多种形态广泛存在于自然界中，往往威胁着野生动物、人类健康和生态环境安全[1]。经自然源或人为源排放，汞进入水、土壤或空气中，能够在生物体内富集，并通过食物链向高营养级生物传递[2]，进而导致广泛的暴露风险[3]。人类处于食物链的顶端，受到的危害是极大的。近年来，随着经济的快速发展，汞的使用范围也在不断扩大，随之带来的汞污染增加了生态环境中的重金属污染负荷。

在陆生生态系统中，蚂蚁(蚁科formicidae)往往能占到其生物总量的15%～20%，并在生态系统中扮演着捕食者、被捕食者和互利者等多种角色[4-5]。蚂蚁在日常活动中，很容易接触环境中的有害重金属并富集在体内[6]。相较于其他类的昆虫，蚂蚁活动范围和强度较小，且对环境变化高度敏感，能有效反映其生活环境中的重金属状况[3]。此外，蚂蚁分布广、种类多、种群数量大、易于采集[7]，可以作为其生活环境的污染状况的理想指示生物。微波消解法处理样品具有方便快捷、消解能力强、样品及试剂用量少等特点。原子荧光法谱线简单、灵敏度高、检出限低。目前，已有较多研究采用微波消解-原子荧光法测定汞等重金属元素。然而，关于蚂蚁体内总汞含量的微波消解-原子荧光法未见报道，本文以蚂蚁作为研究对象，通过建立微波消解-原子荧光法测定蚂蚁体内总汞含量，为蚂蚁指示环境变化提供新的思考。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1.1.1 仪器

AFS-921 型原子荧光光度计，北京吉天仪器有限公司；微波消解仪，北京莱伯泰科仪器股份有限公司。

1.1.2 试剂

载流：量取50 mL 硝酸(GR)，缓慢加入到超纯水中，定容至1 000 mL，混匀。

还原剂：称取0.05 g 硼氢化钠溶于500 mL0.5%氢氧化钾溶液中，混匀。

汞标准溶液(1 000 μg/mL)，国家有色金属及电子材料分析测试中心.

汞标准使用液(1 μg/L)：由汞标准溶液用5%硝酸溶液逐级稀释得到。

实验用水为超纯水，配制溶液的试剂均为优级纯。

1.2 实验方法

1.2.1 样品采集

采用陷阱法[8]采集蚂蚁样本。在四川省南充市的城市园林生境中设置了若干样方，陷阱设置在样方中的平坦区域，将塑料杯埋入地下，杯唇与地面齐平，杯内倒入丙二醇，以杀死蚂蚁并能在短时间内保存蚂蚁。蚂蚁样本采集持续时间为48 h。采集的蚂蚁样本保存在75%的酒精中。

1.2.2 样品清洗干燥

蚂蚁经过物种鉴定后，用超纯水离心洗涤，去除蚂蚁表面的杂质及尘土，用无尘纸吸干表面水分。将同种蚂蚁装在离心管中，置于鼓风干燥箱，以50 ℃烘48 h[9]。

1.2.3 样品消解

本次实验选择了在四川省南充市城市园林中采集到的日本弓背蚁(camponotus japonicus)样品。称取干燥的蚂蚁样品0.05 g 于消解罐中，加入8 mL 硝酸(GR)，轻摇混匀，加盖，静置过夜，按表1 的程序进行消解[10]。待消解罐冷却至室温后取出，缓慢打开罐盖，防止泄压导致样品喷溅而损耗。用少量的超纯水冲洗罐盖上残留的液滴。将消解罐置于电热消解仪中80 ℃加热，赶去棕色气体。取出消解罐，将消解液转移至25 mL 的容量瓶中，用少量超纯水洗涤罐壁，并将洗涤液合并于容量瓶中，用超纯水定容至刻度，充分混匀后静置，用0.45 μm 滤膜过滤，待用[10]。

1.3 仪器工作参数

开机，按表2 条件设置好仪器参数，将仪器与元素灯预热1 h，按照AFS-921 原子荧光光度计程序测定相应荧光值。

表1 微波消解程序

表2 仪器工作参数

1.4 标准曲线的绘制及样品测定

汞灯预热结束后，将汞标准使用液、样品空白、样品溶液在1.3 条件下测定。设置仪器自动稀释1 μg/L 的汞标准使用液，配制曲线浓度梯度为0.1、0.2、0.4、0.8、1.0 μg/L。标准曲线由仪器软件计算得到。

2 结果与讨论

2.1 仪器测定条件

2.1.1 灯电流和负高压

灯电流和负高压影响仪器检测的灵敏度和噪声[11]。适当的增大灯电流和负高压可以提高仪器灵敏度，同时，噪声也会增大。为保证仪器检测的灵敏度和适宜信噪比，设定负高压为270 V，灯电流为30 mA。

2.1.2 载气流量与屏蔽气流量

载气流量与屏蔽气流量影响氢氩焰及荧光信号的稳定性。载气流量过大时会稀释原子蒸气，过小时氢氩焰不稳定，导致荧光信号降低或没有信号；屏蔽气可以在氢氩焰外围阻隔空气，维持氢氩焰稳定，保证荧光信号的稳定[12]。选择载气流量为600 mL/min，屏蔽气流量为900 mL/min，仪器检测信号稳定，满足实验要求。

2.1.3 原子化器高度

原子化器高度(炉高)影响荧光信号，仪器灵敏度随着原子化器高度的增加而减少，但是原子化器高度过低，会出现气相干扰，增大空白荧光强度，为获得适宜的原子荧光强度且保证达到最佳信噪比，实验选择原子化器高度为8 mm[13]。

2.1.4 还原剂浓度

还原剂由氢氧化钾跟硼氢化钠配制而成，一定浓度的氢氧化钾保证了还原剂溶液的稳定性。硼氢化钠的浓度与氢化物发生进样的效率密切相关，适当浓度的硼氢化钠既可以避免反应时产生过量的氢，又能保证气态物的形成，提高灵敏度[14]。基于以上原因，实验选择了0.5%氢氧化钾+0.01%硼氢化钠作为还原剂。

2.1.5 载流的选择

酸度较低时，可能使溶液中某些共存的金属离子产生干扰[15]；酸度较高时，硼氢化钠大量分解，产生的氢气会稀释汞原子蒸气的浓度，使荧光信号变小，信噪比降低。5%的硝酸溶液作为载流，能得到较好的信号值及信噪比。

2.2 标准曲线

通过检测汞标准使用液，在0.1～1.0 μg/L 范围内，标准曲线方程为：I=909.743 4×C+2.144 0，相关系数R2≥0.999，测定数值如表3 所示。

2.3 检出限

检出限的测定参考甘杰等[16]的方法，在设置好的仪器条件(1.3)下，平行测定11 次试剂空白溶液，以3 倍试剂空白荧光值的标准偏差计算检出限，得到检出限为0.012 9 μg/L。

2.4 准确度与精密度

采用微波消解-原子荧光法，测定大虾成分有证标准样品(GBW 10050(GSB-28)，根据所得的测定结果计算方法的准确度，同时设置两个全程序空白，所有样品及空白溶液均平行测定6 次(n=6)。大虾标准物质中汞含量理论值为49±8 μg/kg，仪器检测值为46.927～50.280 μg/kg，测定结果与标准值相符，方法回收率在80%～120%范围内，RSD≤5.28%。该方法稳定可靠。

表3 标准曲线荧光值

3 注意事项

(1)由于汞的灵敏度比较高，应注意来自各方面的污染特别是器皿污染，实验过程中所用到的玻璃器皿、容量瓶等均先用自来水清洗干净，在1∶1 硝酸溶液中浸泡过夜，经超纯水清洗以后再用。

(2)聚四氟乙烯消解罐应避免用硬质毛刷清洗，以避免刷子的划痕使样品残留在罐壁，应在1∶1 硝酸溶液中浸泡过夜，采用去离子水清洗后烘干，加入8 mL 硝酸进行空白消解，待冷却后再次用超纯水清洗后烘干，以减少实验过程中的污染。

(3)载流、还原剂及标准溶液均是现用现配。

(4)汞灯预热时间约需1 h 左右，以降低由于灯漂移产生的测量误差。

(5)蚂蚁样品在采集后需先清洗掉表面的尘土，然后保存于75%的酒精中，-20 ℃保存至鉴定物种。鉴定物种后的蚂蚁经过超纯水离心洗涤，50 ℃烘干，常温干燥条件下保存。

4 结语

蚂蚁是独特的社会性昆虫，不同物种之间存在不同的生存策略及栖息地要求，对重金属污染物的敏感性及响应可能也存在差异。蚂蚁营巢居生活，其栖息地具有长期性，种群结构相对稳定，样本量大，易于采集，且采样调查不会对整个蚂蚁群落造成不可恢复性的破坏。本文建立了微波消解-原子荧光法测定蚂蚁中的总汞，该方法灵敏，准确且稳定，所用试剂及样品量少，适用于蚂蚁中的总汞浓度的检测分析。应用于实际样品测定时，能够准确、快速测定蚂蚁体内总汞含量，进而从不同层面(物种和群落层面)探讨蚂蚁体内的汞富集机制。