氫化物發(fā)生-原子熒光光譜儀測定水樣及大米粉中的砷

郝欣劉鑫劉金榮陳璐李賽男田融冰云環(huán)

(1. 北京海關(guān)技術(shù)中心，北京 100026；2.北京北分瑞利分析儀器(集團)有限責(zé)任公司，北京 100095)

1 前言

環(huán)境問題一直以來是世界各國普遍關(guān)注的焦點，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境污染，尤其是重金屬污染問題也越來越嚴重，分析儀器的檢測能力也面臨著嚴峻考驗[1]。砷具有很高的毒性，并且大量存在于土壤、食品以及自然環(huán)境中[2-4]，因此對痕量砷的測定依然是持續(xù)備受關(guān)注的主題。原子熒光光譜分析[5-7]作為特殊的痕量分析技術(shù)，在光譜分析，尤其是重金屬元素的檢測分析中占重要地位。為適應(yīng)檢測及時性的測試需求，原子熒光也在朝著小型化和現(xiàn)場快速測定的方向發(fā)展[8，9]。

本實驗考察了便攜式原子熒光光譜儀對水樣及食品樣品中砷元素的測試能力，采用微波消解對食品樣品進行前處理，方法靈敏度高，重復(fù)性好，測試結(jié)果可靠，可以滿足水樣及大米樣品中砷的測定需要。

2 實驗部分

2.1 儀器與設(shè)備

PAF-1100型便攜式原子熒光光譜儀，北京北分瑞利分析儀器(集團)有限責(zé)任公司；砷空心陰極燈，北京有色金屬研究總院；CEM Mars6 高通量密閉微波消解系統(tǒng)。

2.2 標(biāo)準溶液與試劑

鹽酸、硝酸、硼氫化鉀、氫氧化鉀、硫脲均為分析純。

硼氫化鉀溶液(10g/L)：稱取2g氫氧化鉀溶于約200mL去離子水中，加入10g硼氫化鉀并使其溶解，用去離子水稀釋至1000mL，搖勻(用時現(xiàn)配)。

硫脲溶液(100g/L)：稱取硫脲(分析純)10g，加入約50mL去離子水，低溫加熱溶解，用去離子水稀釋至100mL，搖勻。

氨基磺酸(含有氨基磺酸0.25g/個)及硼氫化鉀壓片(含有硼氫化鉀0.1g/個)，北京北分瑞利分析儀器(集團)有限責(zé)任公司；單元素砷標(biāo)準溶液(1000μg/mL)，中國計量科學(xué)研究院；環(huán)境標(biāo)準樣品水質(zhì)砷(標(biāo)準參考值34.8±2.9μg·L-1)，環(huán)境保護部標(biāo)準樣品研究所；大米粉成分分析標(biāo)準物質(zhì)(砷標(biāo)準參考值423±23 mg·kg-1)，國家糧食局科學(xué)研究院。

2.3 實驗方法

2.3.1大米樣品前處理(微波消解法)

準確稱取約0.4g大米粉標(biāo)準物質(zhì)，置于聚四氟乙烯消化罐中，加入6mL硝酸，常溫下放置預(yù)消解5h。采用梯度升溫進行微波消解處理至消化完全，升溫程序如表1所示。冷卻后，放在電熱板上加熱消解，冷卻后用10%的鹽酸溶液轉(zhuǎn)移至25mL容量瓶中，加入2.5mL10%的硫脲，用10%的鹽酸定容，同時制備兩組樣品空白。

表1 微波消解程序

2.3.2標(biāo)準曲線的繪制

將單元素砷標(biāo)準溶液(1000μg/mL)逐級稀釋至1μg/mL 配成砷標(biāo)準使用溶液分別移取1μg/mL的砷標(biāo)準使用溶液0.00、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00mL于100mL容量瓶中，分別加入10mL 10%的硫脲，用10%的鹽酸定容到100mL，配置的標(biāo)準曲線濃度為0μg/L、1μg/L、2μg/L、5 μg/L、10μg/L、20μg/L。

2.3.3儀器工作條件

優(yōu)化實驗后得到最佳的測試條件，見表2。

表2 儀器測試條件

2.3.4現(xiàn)場測試標(biāo)準水樣中的砷

在實驗外，使用提供的酸及硼氫化鉀壓片配制載流(氨基磺酸含量5%)及還原劑溶液(硼氫化鉀含量1%)，對水質(zhì)樣品標(biāo)準品(標(biāo)準參考值34.8±2.9μg·L-1)進行戶外測試，每個樣品平行測定兩次，記錄其平均值。

3 結(jié)果與討論

3.1 微波消解條件選擇

參考標(biāo)準NY/T 1099-2006中規(guī)定的微波消解法對食品標(biāo)準樣品大米粉樣品進行微波消解處理，調(diào)整消解液成分及梯度升溫程序，使樣品消解盡可能完全。

3.2 酸度的選擇

相關(guān)文獻推薦[10-12]，當(dāng)鹽酸濃度為10%時，砷的測試穩(wěn)定性高，熒光強度大，因此選擇酸度為10%的鹽酸介質(zhì)。

3.3 硼氫化鉀濃度的選擇

硼氫化鉀作為還原劑其濃度影響氫化物生成和形成，濃度太高或過低均會影響氬氫火焰的穩(wěn)定性，從而影響檢測結(jié)果的重現(xiàn)性，根據(jù)國標(biāo)及相關(guān)文獻[13]，本實驗中選擇濃度為1%的硼氫化鉀。

3.4 檢出限和線性范圍

在選定的儀器最佳工作條件下，測定并繪制標(biāo)準曲線，在0.5～50μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，線性方程為y=30.188+72.946x，相關(guān)系數(shù)為0.9997。連續(xù)測定11次載流空白和標(biāo)準溶液，以3倍載流空白的標(biāo)準偏差除以標(biāo)準曲線的斜率，計算得到檢出限為0.0391μg/L。

3.5 精密度測試

取10μg/L的標(biāo)準溶液在最優(yōu)儀器條件下平行測定7次，相對標(biāo)準偏差為0.72%。

3.6 標(biāo)準樣品中砷的測定

在選定的儀器條件下對經(jīng)過微波消解處理的大米粉樣品及環(huán)境水樣標(biāo)準物質(zhì)進行測試，平行測定3次求平均值，測試結(jié)果如表3所示。

表3 標(biāo)準樣品測試結(jié)果

3.7 標(biāo)準水樣中砷的現(xiàn)場測定

在最優(yōu)的儀器條件下對水質(zhì)樣品標(biāo)準品(標(biāo)準參考值34.8±2.9μg·L-1)進行測試，測試結(jié)果如表4所示。

表4 標(biāo)準水樣中砷的戶外測試結(jié)果

4 結(jié)論

采用便攜式原子熒光光譜檢測水樣及大米樣品中的砷元素，測定結(jié)果準確，儀器在室外條件下能夠?qū)?biāo)準水樣中的砷元素進行現(xiàn)場測定，通過測定值與標(biāo)準值的對比，表明其在戶外能夠?qū)λh(huán)境樣品的進行現(xiàn)場測試，能夠滿足現(xiàn)場測試需要。