本论文针对形态分析和金属组学研究的需要，以毛细管电泳(CE)、高效液相色谱(HPLC)、火焰加热石英炉原子吸收光谱(FHF-AAS)、电热原子吸收光谱(ETAAS)和冷蒸气原子荧光光谱(CV-AFS)等技术为依托，发展了CE-FHF-AAS、CE-ETAAS，以及HPLC-在线室温柱后氧化-CV-AFS联用技术，并将其应用于环境和生物样品中痕量元素形态分析和金属与生物分子的相互作用研究。本论文研究工作的主要内容和创新点表现在以下几个方面： (1)提出了CE-FHF-AAS在线联用新技术，设计和研制了适合于CE-FHF-AAS在线联用的简便、实用的热喷雾接口装置。在无需衍生和无需外辅热源的条件下，利用CE-FHF-AAS在线联用新技术实现了MeHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)的良好分离、高灵敏度和高选择性检测。该技术应用于汞的形态分析的检出限为50.8±2.4μgL<-1>(Hg)，与汞的形态无关。汞形态(500μg L<-1>)的迁移时间、峰高和峰面积的精密度(RSD，n=7)为≤2％。该技术已成功应用于生物样品中痕量汞的形态分析。 (2)提出了CE-ETAAS在线联用新技术，设计和研制了适合于CE与ETAAS在线联用的新颖热喷雾接口，解决了CE的连续流动性与ETAAS的非流通过性之间的矛盾，实现了ETAAS作为CE的在线检测器。该技术已经成功地应用于汞和镉的形态分析，得到汞和镉元素形态的检出限分别为14.8±0.7μg L<-1>(Hg)和1.1±0.1μg L<-1>(Cd)，汞和镉元素形态(100μg L<-1>)的迁移时间、峰高和峰面积的精密度(RSD，n=7)为≤3％。CE-ETAAS联用技术还成功地应用于Cd(Ⅱ)与牛血清白蛋白间相互作用的研究。上述初步研究表明CE-ETAAS联用新技术具有简便经济、环境友好、高灵敏度和高选择性等优点，在形态分析和金属一生物分子相互作用研究中有很好的潜在应用前景。 (3)以CE--ETAAS联用技术为主要手段，结合圆二色光谱(CD)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)研究了四种形态汞(MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ))与DNA的相互作用。利用CE-ETAAS联用技术直接证明了四种形态汞与DNA的相互作用以及MeHg--DNA，EtHg--DNA，PhHg--DNA和Hg--DNA加合物的生成。测得MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)与DNA(以碱基对b.p.计)结合的化学计量比为1：3，而Hg(Ⅱ)与DNA结合的化学计量比为1：4。测得MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和 Hg(Ⅱ)与DNA相互作用的结合常数(K<,b>)分别为(6.40±0.48)×10<6>，(5.98±0.42)×10<6>，(6.32±0.36)×10<6>和(4.14±0.26)×10<6> L mol<-1> (37℃)。MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)与DNA的结合反应在起始30 min内对汞形态为假一级反应动力学特征，结合反应对DNA为零级动力学。表观速率常数分别为(5.6±0.2)×10<-3>，(4.7±0.2)×10<-3>，(5.1±0.3)×10<-3>和(4.3±0.2)×10<-3> min<-1>(37℃)。以上实验数据表明甲基汞与DNA的结合能力较其他形态的汞强。四种形态汞与DNA(b.P.)在摩尔浓度比1：1作用的CD光谱表明，DNA的构型没有明显变化。FT-IR光谱研究表明，四种形态汞与DNA分子的碱基间有作用，而与DNA分子骨架的糖环和磷酸基团无明显的作用。MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)与不同碱基的作用具有不同的选择性。 (4)以CE--ETAAS联用技术为主要手段，结合CD，拉曼光谱和X-射线光电子能谱(XPS)系统地研究了四种形态汞(MeHg(Ⅰ)、EtUg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ))与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。利用CE--ETAAS联用技术直接证明了四种形态汞与HSA的相互作用和MeHg--HSA，EtHg--HSA，PhHg-HSA和Hg--HSA加合物的生成。测得MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)与HSA结合的化学计量比分别为4：1，4：1，3：1和6：1。测定了MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)与HSA相互作用的结合常数(K<,b>)、自由能变(△G)、熵变(ΔS)和焓变(ΔH)等热力学参数。发现了MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和 Hg(Ⅱ)与HSA有两种结合反应，强结合作用的K<,b>分别为(1.29±0.04)×10<7>(1.11±0.05)×10<7>，(1.06±0.04)×10<7>和(1.01±0.02)×10<7>L mol<-1>(37℃)，弱结合作用的K<,b>分别为(3.15±0.12)×10<6>，(2.04±0.21)×10<6>，(2.75±0.16)×10<6>和(3.29×0.24)×10<6>L mol<-1>(37℃)。并且四种形态汞与HSA的两种结合反应都是焓和熵共同驱动的自发过程(ΔG<0，ΔH<0和ΔS>0)。MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)与HSA在最初30 min内对汞形态为一级反应动力学，对HSA为零级动力学，速率常数(k)分别为(1.12±0.03)×10<-4>，(1.03±0.04)×10<-4>，(0.87±0.07)×10<-4>和(1.00±0.05)×10<-4>min<-1>(37℃)。四种形态汞与HSA结合反应的表观活化能(E<,a>)在56.9～59.0 kJmol<-1>之间。CD光谱表明无机汞与三种有机汞使HSA分子肽链中局部肽段骨架的构象产生不同的变化。拉曼光谱和XPS实验表明第一种即强结合位点可能是Cys-34上的巯基(-SH)。第二种是由二硫键、去质子肽氮、咪唑基和吲哚基上的氮、以及去质子羧基上的氧所形成的较弱结合位点。正是Hg(Ⅱ)在第二类位点形成了具有一定构型的稳定配合物，才表现出CD光谱中Hg(Ⅱ)作用后的HSA分子二级结构的明显变化。 (5)以CE-ETAAS联用技术为主要手段，结合CD和FT-IR光谱研究了Cd(Ⅱ)与DNA间相互作用。利用CE-ETAAS联用技术直接证明了Cd(Ⅱ)与DNA的相互作用和Cd(Ⅱ)-DNA加合物的生成，测定了Cd(Ⅱ)与DNA间相互作用的K<,b>、ΔG、△S和ΔH热力学参数。测得Cd(Ⅱ)与DNA结合的化学计量比为1：5，发现DNA与Cd(Ⅱ)有两种结合反应，其K<,b>分别为(1.36±0.04)×10<6>和(6.9±0.4)×10<5>L mol<-1>，(37℃)，并且这两种结合反应都是焓和熵共同驱动的自发过程(△G<0，△h<0和△S>0)。FT-IR光谱表明Cd(Ⅱ)易与DNA双螺旋内侧碱基对和磷酸骨架结合，CD光谱证明了Cd(Ⅱ)与DNA的相互作用使DNA的二级结构发生改变。 (6)发展了适合于HPLC-CV-AFS联用技术进行汞形态分析的在线室温柱后氧化新技术，克服了现有柱后氧化技术中装置复杂、反应时间长等缺点，建立了汞形态分析的HPLC一在线室温柱后氧化-CV-AFS联用技术。此技术具有简便、快速、经济和灵敏等优点，对于MeHg(Ⅰ)、EtHg(Ⅰ)、PhHg(Ⅰ)和Hg(Ⅱ)形态分析的精密度分别为1.8～2.8％(峰面积)和1.7～2.9％(峰高)，检出限(S/N=3)为19～27 pg(以Hg计，进样体积100μL)。该技术已成功应用于鱼肉标准参考物(DORM-2)和市售海产品中汞的形态分析，以及国家标准物质研究中心金枪鱼标准参考物中汞形态的定值。