李瑤佳，楊　超，胡曉榮

（成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院礦產(chǎn)資源化學(xué)四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

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密閉消解HG-AFS法測定丹參植株中汞含量

李瑤佳，楊超，胡曉榮

（成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院礦產(chǎn)資源化學(xué)四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

摘要：為評價(jià)中江丹參植株汞含量水平、了解汞的植株分布，采用HNO3-H2O2密閉消解、氫化物發(fā)生原子熒光法測定來自中江丹參種植基地的12個(gè)植株樣品中的汞含量。實(shí)驗(yàn)優(yōu)化還原反應(yīng)條件，通過國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)比較不同消解方法對測定結(jié)果的影響及驗(yàn)證方法的準(zhǔn)確度和可靠性，密閉消解獲得結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度符合痕量分析要求。方法檢出限為0.12μg/L，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.8%，樣品加標(biāo)回收率為81.0%～115.0%。丹參根中的汞含量未超過國家藥典標(biāo)準(zhǔn)（＜0.2mg/kg），部分莖和葉含量超標(biāo)，植株汞含量分布為葉＞莖＞根。

關(guān)鍵詞：汞；丹參；密閉消解；原子熒光

0　引言

汞（Hg）是人體毒性微量元素，過量攝入汞會對人體神經(jīng)、運(yùn)動(dòng)、腎臟、心血管、免疫和生殖等系統(tǒng)造成嚴(yán)重傷害[1]。近年來，由于工農(nóng)業(yè)發(fā)展導(dǎo)致汞污染日益嚴(yán)重，一些產(chǎn)地中藥材汞含量增加或超標(biāo)[2]。丹參（Salvia miltiorrhiza）的干燥根是一種傳統(tǒng)中藥材，廣泛用于心腦血管疾病的治療，市場需求量巨大。中江丹參是我國主源優(yōu)質(zhì)品種，采用農(nóng)地間作栽種，可能受到來自土壤、農(nóng)藥、化肥的汞污染。丹參植株地上部分生物量約占全草的67%，含有活性抗氧化的酚酸類物質(zhì)，具有潛在應(yīng)用價(jià)值[3]。了解丹參植株汞含量水平對于從源頭上控制丹參藥材和制劑的汞含量，開發(fā)地上部分潛在應(yīng)用價(jià)值具有重要意義。

植物中汞含量較低，并且汞在樣品前處理過程中容易揮發(fā)損失，建立靈敏而準(zhǔn)確的測定方法是評價(jià)丹參汞含量的基礎(chǔ)。氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法（HG-AFS）因具有靈敏度高、線性范圍寬、準(zhǔn)確度高、精密度好、儀器操作方便等特點(diǎn)而用于汞的測定。本文分別采用敞開電熱板加熱[4]、高壓罐密閉烘箱加熱[5]和密閉微波加熱[6]3種消解方法處理國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)柑橘葉（GSB-11），優(yōu)化HG-AFS法[7-8]的儀器工作條件和汞還原條件，對比不同消解方法對植物樣品汞含量測定的影響。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與材料

AFS-3000型雙道原子熒光光度計(jì)（北京海光儀器公司）；汞編碼空心陰極燈（北京有色金屬研究總院）；ETHOS A微波消解儀（意大利Milestone公司），工作條件為功率1000 W，10min內(nèi)將溫度從室溫升至165℃，保持15min，斷電20min后取出消解罐。

汞標(biāo)準(zhǔn)溶液1000μg/mL（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)柑橘葉GBW10020 （GSB-11，汞含量（0.150±0.002）mg/kg）。濃HCl，濃HNO3、濃H2SO4為優(yōu)級純；NaBH4、NaOH、H2O2為分析純；實(shí)驗(yàn)用水為二次去離子水；所有玻璃器皿用20% （ν：ν，下同）的HNO3浸泡24h后依次用自來水和二次去離子水洗凈。

丹參植株采挖于四川省中江縣丹參種植基地不同區(qū)域的田塊，每個(gè)樣品分揀為根、莖、葉，依次用自來水和去離子水洗凈，60℃烘干粉碎后過60目篩。

1.2儀器工作條件

燈電流20mA；負(fù)高壓260V；原子化器高度8mm；載氣流量400mL/min；屏蔽氣流量800mL/min；讀數(shù)時(shí)間10 s；延遲時(shí)間1.5 s；測量方式為標(biāo)準(zhǔn)曲線法；讀數(shù)方式為讀取峰面積；載流5% HNO3（ν：ν，下同）；還原劑0.5g/L NaBH4溶液（5g/L NaOH）。

1.3樣品消解方法

電熱板濕法消解：稱取0.5000g樣品于50mL燒杯中，加入10mL體積比為4：1的HNO3（濃）+HClO4（濃）混合酸，蓋上表面皿放置過夜；次日控制電熱板溫度為130～140℃加熱，觀察樣品消解程度，適量補(bǔ)充混合酸。待溶液清亮?xí)r取下冷卻至室溫，用5% HNO3定量轉(zhuǎn)入25mL容量瓶中，隨帶試劑空白。

水浴消解：稱取0.5000g樣品于25mL比色管中，用少量水濕潤，加入HCl（濃）+HNO3（濃）體積比為3：1的新配王水10mL，加蓋虛掩，于沸水水浴中加熱4h，期間每隔15min搖動(dòng)1次。取下冷卻后用去離子水定容至25mL，待溶液澄清后上機(jī)測定，隨帶試劑空白。

高壓罐密閉消解：稱取0.5000g樣品于聚四氟乙烯內(nèi)膽中，加入5mL濃HNO3，加蓋虛掩，放置過夜。次日再加入1mL H2O2，將內(nèi)膽放入不銹鋼外套中，旋緊后置于電烘箱內(nèi)。烘箱溫度從室溫上升到100℃后保持1h，使內(nèi)膽均勻膨脹，然后將溫度調(diào)至130℃加熱6 h。取出冷卻至室溫，用5% HNO3定量轉(zhuǎn)入25mL容量瓶中，隨帶試劑空白。

微波消解：稱取0.5000g樣品于微波消解罐中，加入5mL濃HNO3，浸泡1～2h后按照升溫程序進(jìn)行消解。冷卻后取出內(nèi)膽，用5% HNO3定量轉(zhuǎn)入25mL容量瓶中，隨帶試劑空白。

2　結(jié)果與討論

2.1化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化

2.1.1載流硝酸濃度的選擇

固定NaBH4質(zhì)量濃度為0.5g/L，試驗(yàn)了1%～9% （ν：ν）的載流HNO3對汞標(biāo)準(zhǔn)溶液（4μg/L）和空白溶液熒光強(qiáng)度的影響，結(jié)果見圖1。隨著HNO3體積分?jǐn)?shù)的增加，汞標(biāo)準(zhǔn)溶液和HNO3空白溶液的熒光強(qiáng)度都增加，當(dāng)HNO3達(dá)到5%時(shí)汞標(biāo)準(zhǔn)溶液熒光強(qiáng)度達(dá)到最大，隨后下降；原因是隨著酸度的增加，NaBH4分解速度加快，產(chǎn)生的過多氫氣稀釋了汞原子蒸氣的濃度。對于空白溶液來說，隨著酸度增加產(chǎn)生氫氣的量增加，氬氫焰強(qiáng)度增加，背景熒光強(qiáng)度也隨之增加。酸度太低汞離子還原不完全，靈敏度低；酸度太高產(chǎn)生過多氫氣稀釋汞原子蒸氣濃度并且增加背景熒光值，故選擇5%的HNO3作為載流。

2.1.2還原劑濃度的選擇

固定載流HNO3體積分?jǐn)?shù)為5%，試驗(yàn)了0.3～3.0g/L 的NaBH4對汞標(biāo)準(zhǔn)溶液（4 μg/L）和空白溶液熒光強(qiáng)度的影響，結(jié)果見圖2。隨著NaBH4質(zhì)量濃度的增加，汞標(biāo)準(zhǔn)溶液和空白溶液的熒光強(qiáng)度都增加，當(dāng)NaBH4達(dá)到0.5g/L時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)溶液熒光強(qiáng)度達(dá)到最大。還原劑濃度太低，還原能力弱，靈敏度低；濃度太高，會產(chǎn)生大量氫氣稀釋汞原子蒸氣的濃度，靈敏度也會降低；大量氫氣的產(chǎn)生也增加了背景熒光值。因此，選擇0.5g/L的NaBH4作為還原劑。

2.2汞的記憶效應(yīng)

由于玻璃管路表面硅醇基的離子化，硅氧離子容易與汞離子形成較穩(wěn)定的化學(xué)鍵而吸附汞離子；聚乙烯管在壓制過程中，表面的部分共價(jià)鍵斷裂或扭曲產(chǎn)生帶電荷的不飽和碳原子，極性碳原子與汞離子結(jié)合也可吸附汞離子。因此，汞溶液在經(jīng)過儀器進(jìn)樣管路時(shí)會被部分吸附。實(shí)驗(yàn)比較了連續(xù)測定10次4，8 μg/L汞標(biāo)準(zhǔn)溶液和5% HNO3空白溶液的熒光強(qiáng)度變化，結(jié)果如圖3所示。標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度隨著測定次數(shù)的增加而增加，當(dāng)達(dá)到吸附平衡后穩(wěn)定。4μg/L汞標(biāo)準(zhǔn)溶液第1～5次測定熒光強(qiáng)度連續(xù)增加，后一次相對于前一次分別增加1.04%～1.71%；8 μg/L汞標(biāo)準(zhǔn)溶液第1～7次測定熒光強(qiáng)度連續(xù)增加，后一次相對于前一次分別增加0.5%～2.91%。該現(xiàn)象表明，汞標(biāo)準(zhǔn)溶液流經(jīng)儀器管路后發(fā)生了汞的吸附，后一次進(jìn)樣管路吸附汞的量相對于前一次減少，從而熒光值逐漸增加，當(dāng)達(dá)到吸附與解析平衡后熒光值趨于穩(wěn)定。單次測量中由于管路吸附導(dǎo)致的熒光值減小百分比較小，引入誤差在痕量分析允許范圍之內(nèi)。

圖1　載流HNO3體積分?jǐn)?shù)對熒光強(qiáng)度的影響

圖2　還原劑NaBH4質(zhì)量濃度對熒光強(qiáng)度的影響

圖3　汞的記憶效應(yīng)

在測定了8 μg/L汞標(biāo)準(zhǔn)溶液后連續(xù)測定5% HNO3空白溶液，其熒光強(qiáng)度隨著測定次數(shù)增加逐漸降低，表明此時(shí)管路中吸附的汞由5% HNO3不斷帶出，當(dāng)管路中吸附的汞降低到很少后達(dá)到空白溶液穩(wěn)定的熒光背景值。從以上實(shí)驗(yàn)和討論可以看出，如果測量了高濃度樣品后緊接著測量低濃度樣品會使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高，所以測量工作應(yīng)從低濃度到高濃度順序進(jìn)行，測量高濃度樣品后應(yīng)增加儀器管路的清洗次數(shù)。

2.3線性范圍和檢出限

采用逐級稀釋法用5%的HNO3配制2.0，4.0，6.0，8.0，10.0μg/L汞標(biāo)準(zhǔn)系列。按1.2節(jié)方法測定，曲線方程I=357.230c+3.932，線性相關(guān)系數(shù)r=0.9996。汞在0.0～10.0 μg/L之間與熒光強(qiáng)度呈良好的線性關(guān)系，雖然更高質(zhì)量濃度的汞與熒光強(qiáng)度之間仍保持良好的線性關(guān)系，但高質(zhì)量濃度的汞容易在儀器管路中吸附殘留，對于植物樣品中較低含量汞的測定，工作曲線汞質(zhì)量濃度上限應(yīng)選擇10.0μg/L即可。以11個(gè)空白試劑熒光值標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍對應(yīng)質(zhì)量濃度作為分析方法定性檢出限（D=3S/K），即0.12μg/L；以11個(gè)空白試劑熒光值標(biāo)準(zhǔn)偏差的10倍對應(yīng)質(zhì)量濃度作為分析方法定量檢出限（D=10 S/K），即0.40μg/L。

2.4不同方法消解標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)結(jié)果對比

表1　不同消解方法的準(zhǔn)確度和精密度（BZ_31_1318_1355_1350_1417±s，n=6）

采用敞開和密閉消解方法分別平行處理6份柑橘葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，汞含量測定結(jié)果見表1。雖然嚴(yán)格控制電熱板溫度低于140℃，汞的損失仍然很嚴(yán)重，測定結(jié)果回收率低（43.7%～82.0%）、波動(dòng)性大（RSD= 21.3%）。采用王水水浴消解，測定結(jié)果回收率增加（80.7%～105.3%）、波動(dòng)性減?。≧SD=10.4%），但是樣品纖維素消解不完全，對于纖維素含量高的植物樣品，可能存在汞釋放不完全和纖維素的吸附作用而使測定結(jié)果偏低。高壓罐密閉消解和密閉微波消解試劑加入量小，消解完全，回收率和精密度均能達(dá)到痕量分析要求，樣品測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合。

2.5實(shí)際樣品加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)

稱取丹參根1，2，3號樣品0.5000g，加入汞標(biāo)準(zhǔn)溶液并分別進(jìn)行兩種密閉消解，定容至25mL測定加標(biāo)回收率，結(jié)果如表2所示，回收率在81.0%～115.0%之間，方法結(jié)果可靠。

2.6樣品分析

采用高壓密閉消解方法測定12個(gè)丹參植株根莖葉中的汞含量，結(jié)果見表3。丹參根中的汞含量均未超過《中國藥典》[9]規(guī)定值（＜0.2 mg/kg），部分莖和葉中的汞含量超過規(guī)定值，丹參植株汞含量分布為葉＞莖＞根。

表2　密閉消解方法加標(biāo)回收率數(shù)據(jù)

表3　丹參樣品中的汞含量（BZ_31_1318_1355_1350_1417±s，n=3）　mg/kg

3　結(jié)束語

本文采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對比了密閉消解和敞開消解的測定結(jié)果，密閉消解方法獲得結(jié)果的準(zhǔn)確度、精密度和回收率均符合痕量分析要求。電熱板敞開消解試劑加入量大、空白值高、汞易揮發(fā)損失，不易獲得準(zhǔn)確結(jié)果。儀器在測定過程中汞的記憶效應(yīng)明顯，應(yīng)該按由低到高濃度順序測定，測定高濃度溶液后應(yīng)增加對儀器管路的清洗次數(shù)。分析實(shí)踐中，可根據(jù)樣品數(shù)量和工作效率要求選擇高壓密閉消解或微波消解。丹參根中汞含量遠(yuǎn)低于地上部分，若開發(fā)利用需要考慮去除提取物中的汞。

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（編輯：徐柳）

Determination of mercury in Salvia miltiorrhiza by HG-AFS after closed digestion

LI Yaojia，YANG Chao，HU Xiaorong
（Mineral Resources Chemistry Key Laboratory of Sichuan Higher Education Institutions，College of Materials and Chemistry & Chemical Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

Abstract:In order to understand the mercury level and distribution in Salvia miltiorrhiza. The total mercury concentrations in the organs of the plant collected from 12 sites across Zhongjiang were determined by hydride generation atomic fluorescence spectrometry（HG-AFS）after HNO3-H2O2closed digestion. Reaction conditions of redox were optimized to obtain the highest sensitivity. The different analytical results of reference material digested by open and closed methods were compared. The accuracy，precision and recovery of closed digestion accorded with the requirements of trace analysis. The detection limit，relative standard deviation and recoveries rate of the method were 0.12 μg/L，7.8%，and 81.0%-115.0% respectively. Mercury content in root was lower than the regulated value of Chinese pharmacopoeia（＜0.2 mg/kg），but it in partial leaves and stems samples exceeded the value. Mercury distribution characteristics in salvia miltiorrhiza followed concentrations order of leaf＞stem＞root.

Keywords:mercury；Salvia miltiorrhiza；closed digestion；atomic fluorescence spectrometry

作者簡介：李瑤佳（1990-），女，四川西昌市人，碩士研究生，專業(yè)方向?yàn)榉治龌瘜W(xué)。

基金項(xiàng)目：四川省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2015080003）

收稿日期：2015-08-03；收到修改稿日期：2015-10-09

doi：10.11857/j.issn.1674-5124.2016.01.011

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1674-5124（2016）01-0045-04