氫化物發(fā)生原子熒光法測(cè)定頭發(fā)樣品中的硒

楊志羨

（內(nèi)蒙古地方病防治研究中心，呼和浩特 010031）

硒是人體必需的微量元素之一，是參與人體物質(zhì)代謝、能量代謝和人體生長(zhǎng)發(fā)育的重要元素［1］，是谷胱甘肽酶的重要組成部分，對(duì)防治克山病、大骨節(jié)等疾病起重要作用［1–2］。頭發(fā)中的硒含量能反應(yīng)體內(nèi)硒元素的營(yíng)養(yǎng)水平，但如果硒含量過大則會(huì)引起中毒［1–2］。通過檢測(cè)頭發(fā)中硒元素的含量可以評(píng)估硒元素含量對(duì)人身體健康的影響［3］。目前我國(guó)尚無統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或地方標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)定頭發(fā)中的硒元素，常見的測(cè)定方法有二氨基聯(lián)苯胺分光光度法［4］、離子色譜法［5］、石墨爐原子吸收法［6］、ICP–OES法［7］等。分光光度法穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高，但樣品的前處理比較繁瑣，不適于大批量發(fā)樣檢測(cè)，且實(shí)驗(yàn)使用毒性強(qiáng)的有機(jī)試劑不利于環(huán)保；而離子色譜法、ICP–OES法因成本較高而難以得到推廣；氫化物發(fā)生原子吸收法重現(xiàn)性差，準(zhǔn)確度也不高；相比較而言，氫化物原子熒光法［8］測(cè)定硒元素精密度好、準(zhǔn)確度高、檢出限低，樣品前處理相對(duì)簡(jiǎn)單，儀器普及率較高。將干凈的頭發(fā)樣品置于混酸中消化，通過管式爐加熱趕酸，再進(jìn)入氫化物發(fā)生原子熒光儀中測(cè)定頭發(fā)中微量的硒元素［9］。實(shí)驗(yàn)證明，該方法具有準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)便、能大批量檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生檢驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

頭發(fā)中的硒元素有多種存在形態(tài)，在HClO4–HNO3混酸（體積比為1∶3）中各種形態(tài)的硒元素被氧化成Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)，再經(jīng)過6 mol／L的鹽酸處理，將硒元素均還原為Se(Ⅳ)。Se(Ⅳ)在酸性條件下與硼氫化鈉與鹽酸產(chǎn)生的初生態(tài)氫反應(yīng)，生成氫化物氣體，以氬氣為載體將氫化物氣體導(dǎo)入石英爐原子化器中原子化［10］。以硒元素特種空心陰極燈為激發(fā)光源，使硒原子發(fā)出原子熒光，其熒光強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與硒含量成正比，以此作為硒定量的依據(jù)［9–11］。

1.2 主要儀器與試劑

雙道原子熒光儀：AFS–230E型，附硒元素特種空心陰極燈、5B–1C型管式爐，蘭州連化環(huán)?？萍加邢藜夹g(shù)公司；

載氣和屏蔽氣：氬氣，純度為99.999 9%；鹽酸、高氯酸、硝酸、氫氧化鈉：優(yōu)級(jí)純；

還原劑溶液：稱取一定量的氫氧化鈉配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的溶液，再稱取硼氫化鈉溶于氫氧化鈉溶液中使之質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%；

10%鹽酸溶液：取一定量的優(yōu)級(jí)純鹽酸溶于純水配制成10%（體積分?jǐn)?shù)）的溶液供儀器載流使用；

硒單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：1 mg／mL，編號(hào)為GSB 04–1751–2004，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心研制；

硒標(biāo)準(zhǔn)使用液：0.1 μg／mL，準(zhǔn)確吸取硒單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1 mL于100 mL容量瓶中，以10%鹽酸溶液定容至標(biāo)線，準(zhǔn)確吸取該溶液10 mL于100 mL容量瓶中，以10%鹽酸溶液定容。

1.3 樣品處理

取一定數(shù)量的頭發(fā)樣品(以下簡(jiǎn)稱發(fā)樣)，以10%的中性洗發(fā)水浸泡20 min，用超純水洗凈，在60℃烘箱中烤干或在防塵條件下自然干燥。然后將干燥的發(fā)樣用剪刀剪碎到0.5～1 cm，再準(zhǔn)確稱取0.05 g(精確至0.000 1 g)剪好的發(fā)樣于硬質(zhì)玻璃試管中，加入3 mL消解液HClO4–HNO3混酸（體積比為1∶3），放置1夜，第2天在管式爐中加熱趕酸。經(jīng)過1夜的時(shí)間，混酸與頭發(fā)中的有機(jī)物充分反應(yīng)，在管式爐中，于90～170℃下升溫趕酸。具體方法：先在90～100℃間加熱1 h，再升溫至120℃加熱1 h，繼續(xù)升溫至140～150℃加熱40 min，注意觀察試管中現(xiàn)象，待管中液體下降一半時(shí)再升溫至170℃左右進(jìn)行趕酸（如果樣品出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，則降溫至150℃后滴加1滴硝酸，加熱至溶液澄清無碳化現(xiàn)象），趕酸完畢，取出樣品冷卻至室溫。再加入1 mL 6 mol／L鹽酸溶液，在80～90℃加熱10 min，待有白色煙霧冒出，移出管式爐，冷卻后把樣品移入10 mL容量瓶中，加入1 mL濃鹽酸，用超純水定容至標(biāo)線，取溶液上機(jī)測(cè)定。

1.4 儀器工作條件

燈電流：80 mA；負(fù)高壓：300 V；載氣：高純氬氣，流量為400 mL／min；屏蔽氣：高純氬氣，流量為1 000 mL／min；讀數(shù)方式：峰面積法；原子化器高度：8 mm。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器工作條件優(yōu)化

(1)燈電流?？刂茻綦娏鞔笮】梢约ぐl(fā)光源的強(qiáng)弱，燈電流越大，光源越強(qiáng)，靈敏度越高。但過大的燈電流會(huì)引起自吸效應(yīng)，且會(huì)導(dǎo)致且空心陰極燈的壽命減少［13］。分別調(diào)節(jié)燈電流為 50，60，70，80，90 mA進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明燈電流為80 mA時(shí)熒光強(qiáng)度最大。

(2)負(fù)高壓。負(fù)高壓增加時(shí)，儀器信號(hào)強(qiáng)度增大，靈敏度升高，但噪聲增大，穩(wěn)定性不夠好［13］。分別調(diào)整負(fù)高壓為 270，280，290，300，310 V 進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明選擇300 V負(fù)高壓熒光強(qiáng)度最大。

2.2 還原劑和堿的濃度

還原劑NaBH4是一種極易分解的物質(zhì)，只有在堿性環(huán)境下才能穩(wěn)定存在。因此要先配制一定濃度的稀堿溶液，再將稱量好的NaBH4溶于堿液中。但體系堿性過大會(huì)降低反應(yīng)的酸度而使靈敏度降低。試驗(yàn)表明，堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)宜控制在0.5%。還原劑NaBH4濃度不易過大，否則會(huì)引起液相干擾；濃度過低又使氫化物反應(yīng)不完全同樣導(dǎo)致靈敏度下降。分別取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.05%，1.50%，2.00%，2.50% 的NaBH4溶液進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明NaBH4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí)熒光強(qiáng)度最大。

2.3 處理樣品的鹽酸濃度

處理樣品中的硒元素需要適宜的酸度。如果溶液酸度過大，會(huì)與硒元素結(jié)合生成揮發(fā)性很強(qiáng)的SeCl4，導(dǎo)致樣品中的硒元素?fù)p失，且鹽酸用量過大會(huì)引入較大空白，測(cè)定結(jié)果不夠穩(wěn)定。但鹽酸濃度過低會(huì)導(dǎo)致硒元素不能完全被還原為Se(Ⅳ)，使測(cè)量結(jié)果偏低［12］。綜合以上因素，實(shí)驗(yàn)選擇鹽酸溶液的濃度為6 mol／L。

2.4 載流液鹽酸的濃度

載流槽中的鹽酸與NaBH4產(chǎn)生初生態(tài)的氫，初生態(tài)的氫與硒元素生成氫化物而進(jìn)入原子化器原子化。載流鹽酸濃度的大小直接影響初生態(tài)氫與硒元素的有效結(jié)合。分別取體積分?jǐn)?shù)為2.0%，5.0%，10%，15%，20%的鹽酸溶液作為載流液進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，酸度過高時(shí)信號(hào)強(qiáng)度反而降低，而且會(huì)帶來背景干擾，載流液鹽酸的體積分?jǐn)?shù)宜選擇為10%。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

分別吸取 0.1μg／mL 硒標(biāo)準(zhǔn)使用液 0，1，2，4，8，10，15，20 mL 于 8只 100 mL 容量瓶中，每只瓶中加10 mL濃鹽酸，以純水定容至標(biāo)線，配制成質(zhì)量濃度分別為 0，1，2，4，8，10，15，20 μg／L 的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，上機(jī)測(cè)定。以熒光強(qiáng)度（If）為縱坐標(biāo)、以質(zhì)量濃度（c）為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，線性方程為If=205.762c+23.695，相關(guān)系數(shù)r=0.999 9。連續(xù)測(cè)定11次空白溶液的熒光強(qiáng)度，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差s，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率k，根據(jù)公式LD=3s／k計(jì)算檢出限為0.021 8 μg／L。

2.6 精密度試驗(yàn)

將同一樣品平行處理5份，依次進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)定結(jié)果見表1。由表1可知，5次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8%，表明本法精密度較高。

表1 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.7 加標(biāo)回收試驗(yàn)

分別稱取5份濃度各不相同的發(fā)樣，加入等量的硒標(biāo)準(zhǔn)溶液，進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)［14］，試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知，硒的回收率為95%~108%，表明該方法對(duì)人發(fā)樣中硒含量的測(cè)定準(zhǔn)確可靠。

表2 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語

采用氰化物發(fā)生原子熒光法測(cè)定頭發(fā)樣品中的硒含量時(shí)，采用管式爐加熱消化法將樣品與混酸裝入硬質(zhì)玻璃試管中靜置一夜，加熱趕酸，由于樣品液面受熱均勻，控制好升溫程序，可避免樣品溶液被蒸干的情況，碳化現(xiàn)象也很少，即使有碳化現(xiàn)象只需加入1到2滴硝酸，稍微延長(zhǎng)加熱時(shí)間即可。避免了濕法消解法只有器皿底部受熱，溫度不均勻，趕酸末期樣品極易被碳化甚至蒸干，消化難度大等問題。

經(jīng)過管式爐濕消化處理的發(fā)樣，再利用原子熒光光度計(jì)測(cè)定頭發(fā)中的微量硒元素，在嚴(yán)格的質(zhì)量控制下，所測(cè)樣品結(jié)果均符合要求。本法可一次性消化30例發(fā)樣，具有操作簡(jiǎn)單、快速、檢出限低、重現(xiàn)性好、可大批量檢測(cè)樣品的優(yōu)點(diǎn)，是發(fā)樣中微量硒元素測(cè)定的一種理想的分析方法［15］。

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