曹 軍 于伯華 沈山江 秦志軍

（鹽城出入境檢驗(yàn)檢疫局 江蘇鹽城 224002）

1 前言

砷(As)是很早就被人類所熟知的金屬元素，在環(huán)境中普遍存在。砷及其化合物在農(nóng)業(yè)上常用作殺蟲、毒鼠和滅釘螺；工業(yè)生產(chǎn)中用于毛皮的消毒、 防腐、脫毛；玻璃工業(yè)中用作脫色劑，同時(shí)一些砷化物具有藥用作用。隨著工業(yè)化程度的日趨加快，砷的污染日益加劇，對(duì)人類的威脅日趨嚴(yán)重。其污染主要來自飲用水、食物中的農(nóng)藥獸藥殘留和燃燒高砷煤等。砷的中毒機(jī)理主要被認(rèn)為是其封鎖了蛋白質(zhì)的氫硫基，或置換了酶活性中心的銅或鋅[1]，砷中毒可引起所謂的黑腳病，嚴(yán)重的可以導(dǎo)致癌癥。

元素的毒性大小不僅與其總量有關(guān)，重要的是與元素存在的化學(xué)形態(tài)密切相關(guān)。As以多種形態(tài)存在，包括高毒性的As(III)、As(V)，低毒性的MMA(一甲基砷)、DMA(二甲基砷)和基本無毒的TMA(三甲基砷)、AsB(砷甜菜堿)、AsC(砷膽堿)和AsS(砷糖)。研究表明無機(jī)砷化合物的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲基砷化合物，而一般認(rèn)為砷甜菜堿(AsB)、砷膽堿(AsC)和砷糖無毒[2]。

我國食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了相關(guān)食品的總砷含量，并制定了配套的檢測方法；同時(shí)制定了貝類、蝦蟹類及其他水產(chǎn)品(鮮重)中無機(jī)砷的限量:≤0.50mg/kg(GB2733-2005)，貝類、蝦蟹類及其他水產(chǎn)品(干重)中無機(jī)砷的限量：0.10mg/kg(GB10144-2005)。 其配套的無機(jī)砷檢測方法采用6mol/L鹽酸溶液提取樣品中無機(jī)砷，采用原子熒光法測定，但對(duì)某些樣品的測定產(chǎn)生假陽性的結(jié)果。進(jìn)一步研究表明，海產(chǎn)品中含有大量的無毒砷甜菜堿、砷糖，在酸性條件下提取可能發(fā)生分解，轉(zhuǎn)化為無機(jī)砷檢出。因此通過測定海產(chǎn)品中總砷或采用酸提法測定無機(jī)砷已不能準(zhǔn)確反映此類食品中砷的污染狀況，必須進(jìn)行砷形態(tài)分析，為保障食品安全提供有效數(shù)據(jù)。

目前用于形態(tài)砷分析的技術(shù)主要采用聯(lián)用技術(shù)，其中高效液相色譜-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法(HGAFS)，因其成本低，分析靈敏度高，目前已成為一種有效的聯(lián)用檢測方法，用于檢測不同形態(tài)砷含量。由于各類食品的基質(zhì)差異大，樣品提取的條件不同，本文針對(duì)水產(chǎn)品和環(huán)境介質(zhì)底泥，采用液相色譜-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法連用技術(shù)建立相應(yīng)的形態(tài)砷分析方法。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 儀器

SA-10原子熒光形態(tài)分析儀：北京吉天儀器有限公司。渦旋儀：IKAMS-MiniShaker；超聲波清洗儀：上?？茖?dǎo)SK 3300LHC；低速離心機(jī)：飛鴿TDL-40B；水浴振蕩器：上海躍進(jìn)SHZ-A；p H計(jì)：梅特勒DELTA320；攪拌碎肉機(jī)。

2.1.2 試劑

砷標(biāo)準(zhǔn)品：德國Dr.Ehrenstorfer公司；乙腈、甲醇：均為色譜級(jí)，美國Fisher Scientific公司；磷酸氫二銨、鹽酸、硼氫化鉀、雙氧水均為優(yōu)級(jí)純；水為去離子水。

2.2 方法

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別準(zhǔn)確稱取0.01g（精確至0.0001g）五價(jià)砷、一甲基砷、二甲基砷、三價(jià)砷標(biāo)準(zhǔn)品于100mL容量瓶中，用甲醇溶解后定容，配制成濃度為100mg/L的標(biāo)準(zhǔn)貯備液，于-4℃保存。按照需要吸取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用流動(dòng)相逐級(jí)稀釋成含三價(jià)砷、一甲基砷、二甲基砷、五價(jià)砷的濃度為20、40、60、80、100g/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，現(xiàn)用現(xiàn)配。

2.2.2 儀器條件

2.2.2.1 液相色譜條件

色譜柱:Hamilton PRP-X100陰離子交換分析柱(250mm×4.1mmi.d.,10μm)；Hamilton PRP-X100保護(hù)柱(25mm×2.3mmi.d.,12-20μm)；流動(dòng)相:15mmol/L(NH4)2HPO4，p H6.0；流速:1.0mL/min；進(jìn)樣體積:100μL。

2.2.2.2 原子熒光條件

光電倍增管負(fù)高壓：270V；砷燈總電流：70mA；載氣流量：300mL/min；屏蔽氣流量：500mL/min；流動(dòng)相流速：1mL/min；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速：80轉(zhuǎn)/min。

2.2.2.3 氫化物發(fā)生條件

載流:7%HCl;硼氫化鉀溶液:1.5%KBH4+0.5%KOH

2.2.3 樣品處理

準(zhǔn)確稱取1.0g水產(chǎn)品樣或底泥樣（干樣經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，避光密閉保存，濕樣勻漿后冷凍干燥處理，于研缽中研磨，避光密閉保存）于10mL具塞刻度試管中，加入1.2mol/LHCl溶液4mL，混勻，在70℃水浴下恒溫震搖1h，使樣品被充分浸提。取出冷卻，加20%雙氧水4mL，再在70℃水浴下振搖1h。取出冷卻，取2mL樣品溶液（動(dòng)物源性產(chǎn)品需用0.5mL正己烷脫脂），再加入2mL水搖勻后將所得溶液在3200rpm轉(zhuǎn)速下離心20min，上清液用0.45μm濾膜過濾后上原子熒光形態(tài)分析儀測量。

3 結(jié)果與討論

3.1 色譜分離條件的選擇

在離子交換色譜分離中，廣泛使用磷酸、檸檬酸、硼酸和甲酸的鈉鹽、鉀鹽和銨鹽，它們與其相應(yīng)的酸或其他酸相混合，用作緩沖液[3]。經(jīng)實(shí)驗(yàn)中選擇15mmol/L(NH4)2HPO4，p H6.0。本實(shí)驗(yàn)采用50ng/mL的砷形態(tài)混標(biāo)溶液，分別進(jìn)行分離效果實(shí)驗(yàn)：用10、15、20mmol/L(NH4)2HPO4，以及p H4.0、p H6.0、p H10.0三種不同p H值，試驗(yàn)結(jié)果表明流動(dòng)相為15mmol/L(NH4)2HPO4，p H6.0保證了較好的分離效果和適宜的分離時(shí)間，見圖1。

圖1 砷的特征譜圖

3.2 氫化物發(fā)生條件的選擇

砷在酸性條件下與硼氫化鉀溶液反應(yīng)生成砷化氫，該反應(yīng)是氫化物發(fā)生方法的基礎(chǔ)，因此鹽酸濃度、硼氫化鉀濃度及氫氧化鉀的濃度是影響各組分響應(yīng)的關(guān)鍵因素，本實(shí)驗(yàn)針對(duì)此分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

3.2.1 鹽酸濃度的影響

配制3%、5%、7%、10%、15%不同濃度的鹽酸溶液，用50μg/L的砷形態(tài)混標(biāo)溶液進(jìn)樣，采用歸一化法考察不同濃度的鹽酸對(duì)各組分的響應(yīng)的影響，結(jié)果見圖2。由圖可見，當(dāng)鹽酸濃度為7%時(shí)，各組分響應(yīng)值的最佳。

圖2 不同濃度鹽酸對(duì)砷化氫產(chǎn)生的影響

3.2.2 硼氫化鉀濃度的影響

配制0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%不同濃度硼氫化鉀溶液，用50μg/L的砷形態(tài)混標(biāo)溶液進(jìn)樣，采用歸一化法考察不同濃度的硼氫化鉀對(duì)各組分的響應(yīng)的影響，結(jié)果見圖3。由圖可見，當(dāng)硼氫化鉀濃度為1.5%時(shí)，各組分響應(yīng)值的最佳。

圖3 不同濃度硼氫化鉀對(duì)砷化氫產(chǎn)生的影響

3.2.3 氫氧化鉀濃度的影響

配制0.125%、0.25%、0.5%、0.75%、1%不同濃度氫氧化鉀溶液，用50μg/L的砷形態(tài)混標(biāo)溶液進(jìn)樣，采用歸一化法考察不同濃度的氫氧化鉀對(duì)各組分的響應(yīng)的影響，結(jié)果見圖4。由圖可見，當(dāng)氫氧化鉀濃度為0.5%時(shí)，各組分響應(yīng)值的最佳。

圖4 不同濃度氫氧化鉀對(duì)砷化氫產(chǎn)生的影響

3.3 提取溶劑提取劑

實(shí)驗(yàn)中常用的3種強(qiáng)酸是鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3)和硫酸(H2SO4)[4-6]，由于H2SO4的氧化性很強(qiáng)，并具有脫水性，易引起樣品炭化；硝酸(HNO3)中的NO3-在陰離子柱上保留極強(qiáng)，對(duì)柱效影響遠(yuǎn)大于Cl-，因此選用HCl做提取劑。稱取一定量的紫菜樣品，采用不同濃度的HCl提?。ㄒ姳?），從提取率和提取液中砷形態(tài)的變化可得，當(dāng)HCl濃度為1.2mol/L時(shí)，海帶的砷提取率均大于90.0%以上，所以采用1.2mol/L的HCl可以達(dá)到較理想的提取效果。

表1 紫菜樣品在不同酸濃度下的砷提取率

3.4 線性范圍與檢出限

配制濃度為20、40、60、80、100g/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。以質(zhì)量濃度(x,μg/L)為橫坐標(biāo)、峰面積(y)為縱坐標(biāo)作圖可得一直線，經(jīng)最小二乘法計(jì)算，得各形態(tài)砷的回歸方程見表2，在上述條件下，以儀器S/N=3計(jì)算，三價(jià)砷、一甲基砷、二甲基砷、五價(jià)砷的儀器最低檢出限分別為0.3、0.9、1.2、7.9μg/L。

表2 不同形態(tài)砷的線性回歸方程

3.5 加標(biāo)回收率和精密度試驗(yàn)

在陰性鮰魚、紫菜及底泥中添加砷的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，添加水平為20μg/kg，按本方法每個(gè)添加水平平行測定4次，計(jì)算其回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。如表3所示，平均回收率為89.99%-97.00%，變異系數(shù)為2.05%-4.42%。說明方法的準(zhǔn)確度和精密度均達(dá)到殘留分析要求。

表3 添加回收率及精密度試驗(yàn) ( n = 4)

4 結(jié)論

本文建立了高效液相色譜串聯(lián)原子熒光光度法測定水產(chǎn)品及其產(chǎn)地環(huán)境中中4種形態(tài)砷的檢測方法。通過對(duì)砷提取率、加標(biāo)回收率和砷形態(tài)的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)的研究，優(yōu)化了水產(chǎn)品及產(chǎn)地環(huán)境底泥中砷提取劑及其濃度、儀器條件等，該方法前處理簡單、回收率穩(wěn)定、靈敏、準(zhǔn)確，雜質(zhì)干擾少，適用于水產(chǎn)品及產(chǎn)地環(huán)境底泥中砷的形態(tài)留量的分析。

［1］ 無機(jī)化學(xué)叢書編寫組.無機(jī)化學(xué)叢書[M].北京: 科學(xué)出版社,1984.

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［4］ 尚德榮, 寧勁松, 趙艷芳, 等.高效液相色譜 氫化物發(fā)生原子熒光(HPLC-HG-AFS)聯(lián)用技術(shù)檢測海藻食品中無機(jī)砷[J].水產(chǎn)學(xué)報(bào)，2010，34（1）：135-138.

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