王 欣， 陳麗瓊， 鐘新林， 幸苑娜， 陳澤勇， 黃福毅

(1.深圳市計量質(zhì)量檢測研究院,廣東深圳 518109；2.賽默飛世爾科技,廣東廣州 510770)

電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)技術(shù)是上世紀90年代以來發(fā)展最快的痕量元素分析技術(shù)之一，將其與高效液相色譜(HPLC)聯(lián)用，將Cr(Ⅵ)與Cr(Ⅲ)先分離后檢出，是目前分析痕量Cr(Ⅵ)最有效的方法。目前報道最多的方法是高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜(HPLC-ICP-MS)聯(lián)用法[3 - 7]，也有利用離子交換色譜法將Cr(Ⅲ)與Cr(Ⅵ)分離的報道[8 - 12]。本研究采用HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)，使用文獻中未見報道的Dionex AS19色譜柱，在無需預(yù)先絡(luò)合Cr(Ⅲ)的條件下，建立了Cr(Ⅵ)與Cr(Ⅲ)的高效分離測定方法；采用He碰撞池技術(shù)降低質(zhì)譜干擾，考察了方法的精密度和準確度，對比了本方法與分光光度法對深色皮革萃取液的測定結(jié)果，并測定了各類皮革實際樣品。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

7700x型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國，Agilent公司)，配有八級桿碰撞反應(yīng)池；1260型高效液相色譜儀(美國，Agilent公司)；UV-1700型分光光度計(日本，島津公司)；KS4000i control全自動控溫搖床(德國，IKA公司)。

Cr(Ⅲ)標準儲備溶液(GBW 08614，1 000 mg/L)、Cr(Ⅵ)標準儲備溶液(GBW(E) 080257，100 mg/L)，購自國家標準物質(zhì)研究中心。1,5-二苯卡巴肼溶液：稱取1,5-二苯卡巴肼(優(yōu)級純)1.0 g,溶解在100 mL丙酮中，加一滴冰乙酸，使其呈酸性。緩沖溶液：稱取適量K2HPO4(色譜純)溶于超純水中，配制0.1 mol/L K2HPO4溶液，用H3PO4將pH值調(diào)至8.0±0.1，再用氬氣或氮氣排出空氣。HNO3、H3PO4、氨水、丙酮、冰乙酸為色譜純，流動相NH4NO3由HNO3和氨水混合配制。實驗用水(電阻率>18.2 MΩ·cm)由Mili-Q Element純水機制得。

1.2 樣品前處理

樣品前處理參照國家標準(GB/T 22807-2008)[2]，根據(jù)所選用的兩種分析方法略作修改。稱取一定量(0.4 g，精確到0.0001 g)的剪碎皮革樣品放入錐形瓶中，加入20 mL排去空氣的K2HPO4緩沖溶液，在搖床上振蕩萃取3 h后，檢查溶液的pH值應(yīng)在7.5～8.0之間，若超出這一范圍，則需要重新調(diào)整稱樣量進行測定。萃取液經(jīng)0.22 μm水性濾膜過濾后，待測。每個樣品平行做2次，同時做空白實驗。

1.3 儀器工作條件

色譜條件：Dionex AS19色譜柱(250×4 mm，美國Dionex公司)；流動相為0.15 mol/L NH4NO3(pH=7.4),流速1.0 mL/min;進樣體積100 μL。

ICP-MS采用He碰撞池模式，調(diào)節(jié)碰撞氣He的流量，以消除質(zhì)譜檢測時40Ar12C+與35Cl16O1H+對52Cr+的譜學干擾。每次實驗前仔細調(diào)節(jié)質(zhì)譜儀的一系列參數(shù)以獲得最優(yōu)信噪比，并保證基線的穩(wěn)定性。HPLC與ICP-MS之間由PEEK 管連接,以色譜進樣閥為質(zhì)譜工作的觸發(fā)信號，ICP-MS在線測量52Cr+、53Cr+。ICP-MS主要工作條件參見表1。

表1 電感耦合等離子體質(zhì)譜主要工作參數(shù)

2 結(jié)果與討論

2.1 譜峰定性

圖1 Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)混合溶液在不同質(zhì)荷比下的色譜圖Fig.1 Chromatogram of mixed solution of Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ) at different m/za.m/z52;b.m/z53.

本實驗以52Cr的積分面積作為定量依據(jù)，但質(zhì)量數(shù)52處存在一些多原子離子干擾，如40Ar12C+、35Cl16O1H+等。自然界中鎘有四種同位素，其中52Cr占83.79%，53Cr占9.50%，Cr的自然豐度比52Cr/53Cr=8.8。圖1為Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)混合溶液，保留時間2.291 min處m/z52的峰與m/z53的峰積分面積比為8.4，保留時間3.819 min處m/z52的峰與m/z53的峰積分面積比為8.5，均接近52Cr/53Cr 自然豐度比8.8，可以判斷這兩個峰均是Cr，而非40Ar12C+、35Cl16O1H+之類的多原子干擾離子，多原子離子的干擾在質(zhì)譜采用He碰撞池模式下被基本排除。進一步根據(jù)Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)單元素標準溶液的保留時間，判斷保留時間2.291 min處為Cr(Ⅲ)峰，保留時間3.819 min處為Cr(Ⅵ)峰。

2.2 保留機理探討

綜合考慮分離度及工作效率，實驗選擇流動相濃度為0.15 mol/L。在實際工作中，常常遇到樣品中Cr(Ⅲ)大大過量于Cr(Ⅵ)的情況，為使Cr(Ⅵ)色譜峰不受干擾，可適當降低流動相濃度，提高兩者的分離度。

圖2 Cr(Ⅵ)標準系列色譜圖；插圖為Cr(Ⅵ)色譜峰積分面積與對應(yīng)濃度的線性擬合Fig.2 Chromatogram of Cr(Ⅵ) standard solutions；The inset shows linear correlation of Cr(Ⅵ) chromatographic peak areas as a function of concentrationsa-g:0,1.0,2.0,5.0,10.0,20.0,50.0 μg/L,respectively.

2.3 線性擬合及檢出限

按照上述方法測定1.0～50.0 μg/L Cr(Ⅵ)標準溶液系列，以各濃度色譜峰積分面積(y)與對應(yīng)質(zhì)量濃度(x)繪制標準工作曲線，回歸方程為：y=81749.2x+11697.7，線性相關(guān)系數(shù)R=0.99995(圖2)。檢測濃度為0.02 μg/L Cr(Ⅵ)溶液，軟件計算信噪比約為3，得出在色譜進樣量為100 μL，質(zhì)譜采用He碰撞池模式下，本方法對Cr(Ⅵ)的檢出限達到了0.02 μg/L。

2.4 方法的準確度和精密度

為了驗證該方法的準確度和精密度，選取三個皮革Cr(Ⅵ)陰性樣品(萃取液均為深色)，進行加標回收實驗，計算加標回收率；同時進行7次平行樣的獨立分析，計算方法精密度，結(jié)果見表2。從表中可以看出方法的精密度(RSD)均優(yōu)于4.1%，2.0 μg/L加標水平的回收率為93.5%～97.0%，20.0 μg/L加標水平的回收率為97.8%～102.3%。

表2 加標回收率和精密度測定結(jié)果

2.5 HPLC-ICP-MS與分光光度法對比

選取三個皮革Cr(Ⅵ)陰性樣品(萃取液為深色)，進行兩個水平的加標實驗，對比本方法與分光光度法的測定結(jié)果，見表3。可以看出，對于深色皮革萃取液，分光光度法測定誤差較大，2.0 μg/L加標水平回收率為91.8%～127.1%，20.0 μg/L加標水平回收率為103.0%～111.8%；而HPLC-ICP-MS測定結(jié)果要準確得多，2.0 μg/L加標水平回收率為98.9%～103.1%，20.0 μg/L加標水平回收率為101.2%～102.4%。

表3 分光光度法與HPLC-ICP-MS測定結(jié)果比較

2.6 實際樣品測定結(jié)果

測試試樣從購自深圳各大商場、超市的皮革產(chǎn)品上取得，共50個測試試樣。從測試結(jié)果看，有14個樣品測出含有Cr(Ⅵ)，有一個樣品Cr(Ⅵ)含量甚至高達1 000 mg/kg，可見Cr(Ⅵ)化合物用作皮革鞣制劑的情況還普遍存在。目前歐盟對皮革制品的管控越來越嚴，歐盟國家如丹麥已明確提出“與皮膚直接及長期或重復(fù)接觸的皮革物品，若含有濃度相等于或超出3 mg/kg的Cr(Ⅵ)，不得投放市場”。我國的皮革制品生產(chǎn)企業(yè)只有選擇更優(yōu)質(zhì)的上游原材料供應(yīng)鏈，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，保證產(chǎn)品安全，才能更好地應(yīng)對新的綠色貿(mào)易壁壘，保持并擴大產(chǎn)品在歐盟的市場份額。

3 結(jié)論

本研究采用HPLC-ICP-MS聯(lián)用技術(shù)，建立了皮革制品中Cr(Ⅵ)的分析測定方法，與目前的國家標準方法相比，本法無需樣品衍生化步驟，操作簡便、快速、靈敏度高，且測定結(jié)果不會受樣液顏色的干擾，適用于分析皮革制品中的Cr(Ⅵ)。應(yīng)用該方法測定了各類皮革產(chǎn)品中的Cr(Ⅵ)，并對測試數(shù)據(jù)作了簡要分析，結(jié)果令人滿意。