田 翠，徐水蓮，楊雪連

（慶城縣食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，甘肅慶城 745100）

砷是一種重要的非金屬元素，砷及其化合物在自然界分布廣泛，對(duì)人體有極強(qiáng)的致癌作用，中毒劑量是0.010～0.052 g·kg-1，致死量為0.06～0.20 g·kg-1[1]。慢性砷中毒會(huì)引起皮膚角質(zhì)化過度、肢體色素沉著、肝臟損傷、神經(jīng)系統(tǒng)病變等癥狀，疾病潛伏期為數(shù)年甚至數(shù)十年，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致肝硬化、肢體運(yùn)動(dòng)障礙、皮膚癌等[2]。其污染物的主要來源是一些冶金企業(yè)的非法排污、化工企業(yè)的違規(guī)排放以及科研場(chǎng)所、學(xué)校等實(shí)驗(yàn)室的傾倒。被砷污染的土壤和水體可能影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全，因此砷作為一種有毒元素已被列為食品安全監(jiān)督抽檢的重點(diǎn)檢驗(yàn)項(xiàng)目。食品中總砷的常用測(cè)定方法包括電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法和銀鹽法。其中，氫化物發(fā)生原子熒光光譜法具有一次性消化樣品、操作簡(jiǎn)便快捷、干擾少、靈敏度高、分析成本低及精密度和準(zhǔn)確性好等特點(diǎn)[3]。本實(shí)驗(yàn)使用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定大米粉中的總砷含量，確定了樣品預(yù)處理及儀器測(cè)定的最佳條件。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

樣品是來自華測(cè)檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（BW-21118），特性值為0.647 mg·kg-1，特性值區(qū)間為0.543～0.751 mg·kg-1，基質(zhì)為大米粉；0.5%氫氧化鉀溶液；硼氫化鉀溶液，10 g·L-1，分析純；10%硫脲+抗壞血酸溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用；5%鹽酸溶液；2%硝酸溶液；高氯酸；硫酸；硝酸鎂溶液，150 g·L-1，分析純；氧化鎂，分析純；50%鹽酸溶液；水中總砷標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，100 mg·L-1（按As計(jì)），壇墨質(zhì)檢；砷標(biāo)準(zhǔn)使用液，1.00 mg·L-1，現(xiàn)用現(xiàn)配；實(shí)驗(yàn)用水質(zhì)量符合GB/T 6682—2008一級(jí)水規(guī)格。除特殊標(biāo)明外，實(shí)驗(yàn)所用試劑均為優(yōu)級(jí)純。

1.2 儀器與設(shè)備

原子熒光光度計(jì)：AFS-922，配有計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，北京吉天；微波消解儀，MD8H，奧普樂儀器有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 儀器條件

載氣：氬氣（純度99.99%）；載氣流速：400 mL·min-1；屏蔽氣流速：800 mL·min-1；光電倍增管負(fù)高壓：270 V；燈電流：60 mA；測(cè)量方式：熒光強(qiáng)度；讀數(shù)方式：峰面積；原子化器高度：8 mm；讀數(shù)延遲時(shí)間：1.0 s[4]。

1.3.2 樣品預(yù)處理

（1）微波消解法。稱取0.4 g（精確至0.001 g）樣品兩份，各加入硝酸7.0 mL，置于趕酸器上120 ℃預(yù)消解20 min。旋緊罐蓋，按照表1條件進(jìn)行微波消解，冷卻后取出消解罐，慢慢旋轉(zhuǎn)外罐罐蓋釋放罐內(nèi)壓力，緩慢打開內(nèi)罐蓋子，排放至無黃煙，用少量水沖洗內(nèi)蓋，將內(nèi)罐置于趕酸器上135 ℃進(jìn)行趕酸，直至消解液處理至1.0～2.0 mL取出冷卻。轉(zhuǎn)移消解液至25 mL比色管中，用少量水洗滌數(shù)次，洗滌液合并至比色管中，各加鹽酸1.25 mL、10%硫脲+抗壞血酸溶液2.5 mL，補(bǔ)加水至刻度，混勻后45 ℃恒溫水浴30 min后測(cè)定。同時(shí)按同一操作方法做空白實(shí)驗(yàn)。

表1 微波消解參數(shù)

（2）濕法消解法。稱取0.4 g（精確至0.001 g）樣品兩份，置于50 mL三角燒瓶中，加入硝酸20 mL、高氯酸4 mL、硫酸1.25 mL，過夜后放在電熱板上加熱消化，溫度呈梯度上升，不易過高，使瓶?jī)?nèi)液體保持微沸狀態(tài)（消化過程中如果消化液變?yōu)樽睾稚瑒t需要取下放冷后補(bǔ)加5～10 mL硝酸）。首先110 ℃加熱至消化液澄清，升溫至160 ℃進(jìn)行消化，直至高氯酸的白煙消散，再升溫到240 ℃消化，直至硫酸的白煙開始冒出，取出冷卻，加入25 mL水，在240 ℃下繼續(xù)消化，直到出現(xiàn)硫酸的白煙，冷卻，將消化液轉(zhuǎn)移到25 mL比色管中，用少量水洗滌三角燒瓶數(shù)次，將洗滌液合并到比色管內(nèi)，加入鹽酸1.25 mL、10%硫脲+抗壞血酸2.5 mL，用水定容至刻度，混勻后45 ℃恒溫水浴30 min后測(cè)定。按同一操作方法做空白實(shí)驗(yàn)[5]。

（3）干法消解法。稱取0.4 g（精確至0.001 g）樣品兩份，置于50 mL瓷坩堝中。加入10 mL 150 g·L-1的硝酸鎂溶液，混勻，低熱蒸干（需蒸干徹底，蒸干終點(diǎn)為樣品全部呈焦黃色，否則在炭化時(shí)會(huì)鼓包，產(chǎn)生的氣體會(huì)將表面覆蓋的氧化鎂吹出去，造成損失而影響結(jié)果），將1 g（精確至0.001 g）氧化鎂盡可能均勻地覆蓋在干渣上，于電熱板上炭化至無黑煙后，移入馬弗爐550 ℃灰化4 h，灰化結(jié)束后待馬弗爐爐溫降低后再打開，取出放冷，緩慢加入10 mL 50%的鹽酸溶液，中和氧化鎂并溶解灰分，將內(nèi)溶物轉(zhuǎn)移至25 mL比色管中，加入鹽酸1.25 mL、10%硫脲+抗壞血酸溶液2.5 mL，另用水分次洗滌坩堝后合并洗滌液至25 mL刻度，混勻，45 ℃水浴30 min，待測(cè)。按同一操作方法做空白實(shí)驗(yàn)[6]。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

吸取0.50 mL 1.00 mg·L-1的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液于25 mL容量瓶中，加入鹽酸1.25 mL、10%硫脲+抗壞血酸溶液2.5 mL，補(bǔ)加水至刻度，混勻后45 ℃恒溫水浴30 min后，儀器設(shè)置自動(dòng)稀釋（砷濃度依次為0 ng·mL-1、1.0 ng·mL-1、5.0 ng·mL-1、10.0 ng·mL-1和20.0 ng·mL-1）進(jìn)行原子熒光強(qiáng)度的測(cè)定，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)處理方法比較

不同樣品預(yù)處理方法測(cè)定結(jié)果見表2。3種消解方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都在允差范圍內(nèi)[（0.647±0.104）mg·kg-1]，濕法消解法實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高，干法消解法實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低，微波消解法實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分接近標(biāo)值。濕法消解法實(shí)驗(yàn)過程比較復(fù)雜，從安全方面考慮，高氯酸易爆，需嚴(yán)格控制消解溫度、趕酸溫度、添加消解液的時(shí)機(jī)，并要防止樣品損失；干法消解法耗時(shí)較長(zhǎng)，樣品易損失，氧化鎂的含砷量關(guān)系到空白值的高低，如果試劑本底值高，空白值就會(huì)偏高，從而影響到最終測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度。相對(duì)而言，微波消解法實(shí)驗(yàn)過程更容易操作控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加滿意。

表2 不同樣品預(yù)處理方法砷元素的測(cè)定值（單位：mg·kg-1）

2.2 硼氫化鉀濃度的選擇

硼氫化鉀是氫化反應(yīng)的還原劑，其濃度對(duì)熒光信號(hào)強(qiáng)度、測(cè)定的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性有重要影響。硼氫化鉀濃度過低時(shí)，還原能力差，氣態(tài)物難以形成，熒光信號(hào)強(qiáng)度弱；硼氫化鉀濃度過高時(shí)，會(huì)有大量氫氣產(chǎn)生，稀釋樣品，引起干擾[7]。因此，要選擇合適濃度的硼氫化鉀溶液。將濃度為10.0 ng·mL-1砷標(biāo)準(zhǔn)溶液在0.5%、1.0%、2.0%和3.0%的硼氫化鉀濃度下分別進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表3。當(dāng)硼氫化鉀濃度為1.0%時(shí)砷測(cè)定值最接近真實(shí)濃度，因此本文還原劑選用1.0%硼氫化鉀。

表3 不同硼氫化鉀濃度時(shí)的測(cè)定值

2.3 酸的用量

用國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供的硝酸消解樣品，加入7.0 mL硝酸即可將樣品消解完全，繼續(xù)增大硝酸用量時(shí)砷測(cè)定值變化不大，故本實(shí)驗(yàn)選用7.0 mL硝酸消解樣品[8]。

2.4 反應(yīng)介質(zhì)與酸濃度的選擇

以鹽酸、硝酸及高氯酸為反應(yīng)介質(zhì)，分別觀察其對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。以鹽酸為反應(yīng)介質(zhì)時(shí)靈敏度最高，當(dāng)酸度在5%～10%時(shí)，熒光信號(hào)較為穩(wěn)定?？紤]到降低試劑空白和減少酸用量等因素，本實(shí)驗(yàn)選擇濃度較低的鹽酸（5%鹽酸）作為反應(yīng)介質(zhì)。硝酸和高氯酸具有強(qiáng)氧化性，不適合用于測(cè)定砷元素，是因?yàn)橹挥腥齼r(jià)砷才能和新生態(tài)氫生成砷化氫氣體，而硝酸和高氯酸易將三價(jià)砷氧化成五價(jià)砷。

2.5 線性方程與檢出限

調(diào)整儀器參數(shù)至最佳工作狀態(tài)，以1%硼氫化鉀溶液作還原劑，5%的鹽酸作載流，測(cè)定砷的熒光強(qiáng)度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。砷含量在0～20.0 ng·mL-1時(shí)熒光值（I）與濃度（C）呈線性關(guān)系，回歸方程為I=11.098 2C-4.244 4，相關(guān)系數(shù)r=0.999 2。對(duì)空白溶液原子熒光強(qiáng)度連續(xù)測(cè)定11次，計(jì)算出儀器的檢出限為0.18 ng[9]。

2.6 回收率實(shí)驗(yàn)

取1份不含砷元素的試樣按微波消解法進(jìn)行預(yù)處理，分別加入高、中、低3個(gè)濃度的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液，每個(gè)濃度水平平行測(cè)定5次[10]，回收率結(jié)果見表4。按照GB/T 27404—2008附錄F.1技術(shù)要求，被測(cè)組分的含量在1～100 mg·L-1時(shí)，回收率的允許限為90%～110%，本實(shí)驗(yàn)回收率為93%～106%，在允許限內(nèi)。

表4 回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.7 精密度實(shí)驗(yàn)

對(duì)質(zhì)量濃度為10.0 ng·mL-1的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)進(jìn)行7次熒光強(qiáng)度的測(cè)定[11]，測(cè)定值分別為131.38、130.88、127.95、131.53、133.02、133.12和134.19，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.5%。

2.8 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

取2份質(zhì)控樣（1號(hào)質(zhì)控樣來自華測(cè)檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司；2號(hào)質(zhì)控樣來自糧科院）按微波消解法預(yù)處理后進(jìn)行測(cè)定。由表5結(jié)果可知，本方法準(zhǔn)確、可靠。

表5 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

本研究使用微波消解法處理樣品、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定大米粉中的砷元素，方法具有線性良好、檢出限低、重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高、減少樣品污染和砷元素?fù)p失等優(yōu)點(diǎn)，而且操作簡(jiǎn)便快速，檢測(cè)成本相對(duì)較低，適用于大米粉中的砷元素的測(cè)定。