運用原子熒光分光光度法分析羽絨纖維中砷元素含量

張克和　張玲芳　周　璐　俞旭霞

摘要

運用微波消解及原子熒光分光光度法對鴨原羽絨和水洗羽絨中砷元素含量進行分析，探討了原子熒光分光光度法檢測羽絨纖維中砷元素含量的檢測方法，得到了微波消解羽絨纖維的消解方法，試驗結果表明原羽絨中砷元素含量較高，水洗羽絨中砷元素含量較低。

關鍵詞：羽絨纖維；微波消解；原子熒光分光光度法；砷元素

1前言

服用羽毛羽絨纖維屬于蛋白質(zhì)纖維，是鴨、鵝家禽皮膚的衍生物，其生長過程無需添加任何有毒有害物質(zhì)，具有天然的生態(tài)性能[1]。目前國內(nèi)外關于羽毛羽絨纖維中微量元素含量及服用安全性能的研究和報道很少，本項目組成立以來積極探索研究羽毛羽絨中微量元素含量檢測和安全服用性能。本文運用微波消解方法對羽絨纖維進行消解，采用原子熒光分光光度計對羽絨纖維中微量元素的含量進行檢測，探索了原子熒光分光光度法檢測羽絨纖維中砷元素含量的檢測方法，得到了微波消解羽絨纖維的消解方法和工藝。這些研究結果為羽絨纖維的質(zhì)量檢驗和安全使用提供了有價值的參考，為進一步研究分析羽絨纖維微量元素含量和服用安全性能奠定了基礎。

2試驗部分

2.1試驗原理和方法

本實驗用樣品分兩組，第一組樣品經(jīng)酸性汗液萃取處理，第二組樣品經(jīng)硝酸微波消解處理。處理后的樣液中加入硫尿-抗壞血酸混合液，將五價砷還原為三價砷，再加入硼氫化鉀溶液反應生成氫化砷，以氬氣為載氣、以鹽酸溶液為載流將試樣導入原子化器中原子化，在砷空心陰極燈的照射下，砷原子被激發(fā)發(fā)射出特征波長的熒光，其熒光強度與試樣中的砷濃度成正比。樣液的熒光強度與砷標準溶液系列曲線進行比較定量，進而分析羽絨纖維中砷元素含量。

2.2試驗材料與儀器

試驗樣品：試驗樣品采用產(chǎn)地為浙江蕭山、江蘇、四川和江西的鴨羽絨，且為同批次的原羽絨和水洗羽絨。

試驗用鹽酸，硫酸，硝酸，硫尿，抗壞血酸，硼氫化鉀均為優(yōu)級純，試驗用水為去離子水。

酸性汗液：依據(jù)GB/T 3922—1995《紡織品耐汗?jié)n色牢度試驗方法》配制。

硼氫化鉀溶液（0.1g/L）[2]：稱取2?g氫氧化鈉，用600?mL去離子水溶解，加入0.1?g硼氫化鉀溶解后，加去離子水定容至1000?mL。

硫尿-抗壞血酸混合液[2]：分別稱取2.0?g硫尿和2.0?g抗壞血酸，加水600?mL溶解后，加入10?mL65%~68%硝酸，用去離子水定容至1000?mL。

砷標準工作溶液（100μg/L）[2]：稱取于硫酸干燥器中干燥至恒重的三氧化砷0.132?g，用100?g/L氫氧化鈉溶液10?mL溶解后轉(zhuǎn)移至1000?mL容量瓶中，加入50?mL硝酸后定容，得到100?mg/L的砷標準儲備溶液。吸取1?mL砷標準儲備溶液于1000?mL容量瓶中，定容得到濃度為100?μg/L的砷標準工作溶液。

儀器：AFS-3100雙道原子熒光光度計（北京科創(chuàng)海光儀器有限公司）；MARS5微波消解儀(美國CEM公司）。

2.3樣品的預處理

將羽絨樣品放置于恒溫恒濕室中調(diào)濕24?h，置于大拌樣盤中，逐把鋪勻、逐層鋪平，用四角對分法反復縮量至200?g左右。從每種羽絨樣品中抽取試樣約30g置于玻璃容器中待用。

稱取各羽絨試樣2?g一式兩份，精確至0.001?g，置于250?mL三角燒瓶中作為第一組試樣待用；稱取各羽絨試樣0.3?g一式兩份，精確至0.001?g，置于消解罐中作為第二組試樣待用。

2.4樣品的萃取與消解處理

2.4.1樣品萃取液的制備

取第一組樣品，分別加入100?mL酸性汗液，蓋上瓶蓋用力振搖直至羽絨全部浸潤，置于恒溫水浴振蕩器(37±2)℃中振蕩萃取60?min后取出，靜置冷卻至室溫后過濾，吸取10?mL萃取液并加入10?mL硫尿-抗壞血酸，作為樣品萃取液待測。

2.4.2樣品消解液的制備

取第二組樣品置于消解罐中，分別加入15?mL硝酸，用力振搖浸潤全部羽絨，在室溫下靜置30?min，蓋上消解罐蓋運用微波消解。中檔微波消解20?min，打開消解罐蓋加入2?mL硫酸，于120℃下進行趕酸，趕酸至近干后加入硫尿-抗壞血酸定容至20?mL待測。

2.5儀器工作條件及測量條件

2.5.1儀器工作條件

選擇儀器的光電倍增管負高壓為300V，原子化器溫度為200℃，原子化器高度為8?mm，燈電流60mA，載氣量為400?mL/min，屏蔽氣流量為800?mL/min。

2.5.2儀器測量條件

選擇測量時的讀數(shù)時間為2?s，延遲時間為2?s，測量方式為標準曲線，讀數(shù)方式為峰面積。

2.6樣品的測定

開機并設定儀器工作條件和測量條件，預熱30?min，分別將砷標準溶液、樣品空白和樣品溶液倒入離心管中待測。以硼氫化鉀為還原劑，以5%鹽酸溶液為清洗劑，開啟測量程序，儀器先自動測量標準溶液并繪制標準曲線，然后轉(zhuǎn)入樣品空白及樣品溶液的測定。

3結果與討論

3.1試驗結果

使用雙道原子熒光光度計測定各組羽絨樣品中的砷元素含量，羽絨的種類及其砷元素含量見表1。

3.2回收率及標準偏差分析

原子熒光分光光度法測量羽絨中砷元素含量屬于痕量測定，試驗誤差允許范圍設為80%~120%。在羽絨樣品中分別加入不同濃度的砷標準溶液，分析本試驗方法砷元素測定的回收率如表2所示，回收率在92%~107%之間，說明本方法可行。

3.3討論

1) 不同產(chǎn)地羽絨樣品，原羽絨纖維中砷含量值較高，水洗羽絨纖維中砷元素含量值較低。這其中主要原因可能是鴨羽絨在生長過程中，從食物或周圍環(huán)境中吸附微量元素并集聚于羽絨之中[3]，造成砷元素的沉淀，原羽絨中砷元素含量的高低一定程度反映了羽絨生長的環(huán)境狀態(tài)。同一批次羽絨中水洗羽絨的砷含量遠低于原羽絨纖維砷含量，這主要原因是羽絨在水洗后需經(jīng)高溫烘干，砷元素受熱揮發(fā)了。

2) 同一批羽絨樣品經(jīng)酸性汗液萃取處理測定的砷元素含量值低于經(jīng)硝酸消解處理測定的砷元素含量值。其中主要原因可能是砷元素以不同形態(tài)與羽絨纖維大分子結合，酸性汗液萃取僅將與羽絨大分子分子結合力較小的部分提取出來，而消解處理后則可測定出羽絨纖維中全部的砷元素含量。

3) 水洗羽絨在生產(chǎn)過程中經(jīng)高溫烘干，大部分砷原子受熱揮發(fā)，但從測量數(shù)據(jù)看，有少數(shù)水洗羽絨仍有較高含量的砷，如樣品2，這可能是羽絨清洗過程中使用了含有砷元素的化學試劑造成的。

4結論

1）原子熒光光度計采用不含有可形成氫化物的元素譜線設計而成的空心陰極燈作為光源，在測定樣品過程中，既要保證有良好的靈敏度，又要保證有較高的準確性，因而要選擇合適的燈電流和負高壓等參數(shù)。經(jīng)過試驗證明，設定負高壓為300V，原子化器溫度為200℃，燈電流60mA，載氣量為400?mL/min，讀數(shù)時間為2?s，延遲時間為2?s，測量方式為標準曲線，讀數(shù)方式為峰面積，可實現(xiàn)良好的檢測。

2）羽絨纖維密度小，結構蓬松，因而試驗樣品用量不宜大，一般萃取時樣品用量為1?g~2?g，消解時樣品用量為0.1?g~0.3?g，并注意在加入試劑后充分振搖浸潤。羽絨纖維主要由角蛋白質(zhì)組成，在消解時會產(chǎn)生大量有機氣體，故在消解時加入硝酸后需靜置一段時間，讓硝酸能夠充分浸潤羽絨纖維并排除部分氣體，再放入消解儀中進行消解，將更加快速和安全。

3）羽絨纖維尤其是未經(jīng)水洗的羽絨纖維可能含有較高含量的微量重金屬元素，羽絨纖維的安全服用性能檢測與分析需要進一步研究。

（作者單位：（國家羽絨制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（蕭山））

參考文獻:

[1]Borum D，Abernathy C．Human oral exposure to inorganic arsenic[J]．In：Arsenic Exposure and Health，Environmental Geochemistry and Health，1994(16)：21-30.

[2]GB/T 17593.4—2006《紡織品 重金屬的測定》第4部分：砷、汞 原子熒光分光光度法[S].

[3]Xilong Wang, T. Sato, Baoshan Xing,etal. Health risks of heavy metals to the general public in Tianjin,China via consumption of vegetables and fish[J].Science of the Total Environment 2005,350,28-37.