随着社会工业化程度的加剧,金属制品的过度使用,越来越多的金属元素被排放到环境中,导致金属污染事件频繁发生,对人类和自然界动植物的健康产生严重威胁。因此环境和生物样品中金属元素的分析检测意义重大。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)具有分析速度快、线性范围宽、灵敏度高、检出限低和可进行多元素同时测定等优点。但是,将ICP-MS 直接用于实际样品中的痕量/超痕量元素分析时,依然存在着基质复杂、质谱干扰、目标元素含量低于仪器的检出限等问题。因此,测定前通常需要对样品进行适当的前处理,实现去除基质、消除干扰、分离富集目标分析物的目的。作为一种微型化的样品前处理技术,聚合物整体柱毛细管微萃取(CME)具有消耗样品少、吸附容量大、制备简单和易与多种检测仪器联用等优点。为了改善聚合物整体柱对不同目标物的萃取性能,常常需要对其进行改性。近年来,越来越多的纳米材料被用来改性聚合物整体柱。其中,纳米金(Au NPs)合成简单,稳定性好,易与巯基结合;较大的比表面积和大量的活性位点使其具有放大功能基的作用,从而增加对目标物的吸附容量。目前AuNPs改性的聚合物整体柱多被用于生物样品中多肽及蛋白质等生物大分子的萃取分离,通过在Au NPs表面修饰氨基、羧基等对金属离子具有亲和性的功能基,可拓展其在痕量元素分析领域的应用。本论文的目的是制备AuNPs改性的聚合物整体柱,然后利用不同的改性试剂在其表面改性上氨基、羧基等对金属离子具有亲和作用的功能基,以ICP-MS为检测手段,建立聚合物整体柱CME与ICP-MS联用在线分析环境和生物样品中痕量元素的新方法。本论文的主要研究内容包括:(1)采用热引发原位聚合法制备聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯)(poly(GMA-EDMA))整体柱,相继以胱胺和二硫苏糖醇改性,使整体柱表面富含巯基,利用Au NPs与巯基之间的亲和作用将Au NPs改性到整体柱上;然后以Au NPs为中间桥梁,在整体柱表面改性巯基丁二酸(MSA)。基于双齿羧基与稀土离子之间的络合作用,建立了聚合物整体柱CME与ICP-MS联用在线分析全血和海水中痕量稀土元素的新方法。在最优条件下,稀土元素的检出限在0.16 ng L-1(Tb)-0.85 ng L-1(Gd)之间,方法的精密度(c=10 ng L-1，n=9)在 2.7%-9.8%之间。对比了 Au NPs改性前后聚合物整体柱对稀土元素的吸附容量,Au NPs改性后吸附容量提高了 3-6.5倍。本方法被成功用于海水(无需消解)和人全血样品中稀土元素的分析,加标回收率在81.1-116%之间。本方法具有高灵敏度、高样品通量、低样品消耗以及较宽的pH适用范围和较强的抗基体干扰能力等优点,适合于微量复杂基体环境水样(包括海水)和血样中痕量/超痕量稀土元素的分析。(2)在Au NPs改性的poly(GMA-EDMA)整体柱表面改性L-半胱氨酸(L-Cys),该改性整体柱制备重现性良好(批内重现性为2.1-6.1%,批间重现性为2.4-8.0%),可重复使用120次以上,化学稳定性良好。基于氨基和羧基与多种过渡金属元素之间的络合作用,建立了聚合物整体柱CME与ICP-MS联用在线分析细胞裂解液中多种过渡金属元素的新方法。优化了上样pH、上样流速、上样体积、解吸剂浓度、解吸剂体积等萃取条件;在最佳操作条件下,本方法对目标元素的检出限为0.45(Eu)-15.41(Cu)ng L-1。将本方法用于HepG2和SCC-7细胞中目标金属元素的分析,结果表明,细胞中各金属元素的含量处于飞克和亚飞克水平,细胞样品中目标元素的加标回收率为85.4%-114%。本方法不需要对细胞样品进行消解,细胞经超声破膜之后可直接萃取分析,简化了细胞处理过程;检出限较低,消耗细胞数量少,可以进行在线分析,具有较高的样品通量(10 h-1)。