浅谈氢化物原子荧光分光光度法测砷的注意事项
河南省水产技术推广站渔业检测中心魏文东
前言国务院于2011年2月19日正式批复《重金属污染综合防治“十
二五”规划》,这是中国第一个“十二五”专项规划⑴。
环保部等部门将
掀起重金属污染防治风暴,涉及5大重点防控行业的砷、铅、汞、铬、
镉等重金属污染。
未来五年据称国家计划投入750亿元,各地还要
将防治成效纳入政府领导考核内容。
作为重金属监控检测之一,砷的化合物种类很多固态的有三氧化二砷(即砒霜),二硫化三砷,三硫化二砷和五氧化二砷等。
而砷的化合物均有剧毒,砷通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体。
如摄入量超过排泄量,砷就会在人体的肝、肾、肺、脾、子宫、胎盘、骨骼、肌肉等部分,特别是在毛发、指甲中蓄积,从而引起慢性砷中毒,潜伏期可长达几年甚至几十年,慢性砷中毒有消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等。
砷还有致癌作用,能引起皮肤癌。
无论是以“‘农夫山泉’检测事件”为警示,还是为了《重金属污染综合防治“十二五”规划》的全面实施,笔者都认为有必要对重金属砷的检测方法做一个系统的回顾。
一、目前采用的检测方法
目前经常使用的检测方法有,(一)化学分析法:银盐法,砷斑法;(二)仪器分析法:氢化物原子荧光分光光度法,硼氢化物还原比色发,示波极谱法,无火焰氢化物原子吸收法分光光度法( 氢化物发生器法) ,石墨炉原子吸收法,电感耦合等离子体原子发射光谱法等。
无论是传统
的化学分析方法,还是比色法、分光光度法、原子吸收法等,这些方法都操作繁琐,分析时间长,灵敏度也不高。
加之考虑到检测成本和仪器价格,我们很容易选择氢化物原子荧光分光光度法,加快了检测速度,提高了灵敏度及回收率,拓宽了线性范围。
二、氢化物原子荧光法的原理及试验步骤
其原理是,在酸性介质中,样品中的砷与还原剂( 一般为硼氢化钾或钠) 反应在氢化物发生系统中生成挥发性的氢化物:过量氢气和气态氢化物与载气( 氩气) 混合,进入原子化器,氢气和氩气在特制点火装置的作用下形成氩氢火焰,使待测元素原子化。
待测元素的激发光源——特制高性能空心阴极灯发射出砷的特征谱线通过聚焦,激发氩氢焰中待测物原子,产生原子荧光。
根据荧光强度的大小来测定氢化物元素在试样中的浓度。
我实验室使用的仪器为:北京科创海光双道原子荧光分光光度计AFS-3100,德国进口微波消解仪speedwave™MWS-3,电热板其实验步骤如下⑵-⑺:
1.标准系列配制准确移取1.0mg/L砷标准溶液0.5 、1.0、
2.0、4.0、6.0、10 mL于100 mL量瓶中,分别加入5.00 m L浓盐酸,20.0mL 15%硫脲,混合溶液,用去离子水定容至刻度,摇匀,制成含5.0、10.0、20.0、40.0、60.0、80.0、100.0ug/L的标准系列溶液备用。
2.样品的处理准确称量0.50g水产品肉糜,于消解罐中,加入1.0mL 浓硝酸,0.5mL30%双氧水,8.0mL水⑻,放置15分钟后放进微波消解仪中,按照编制好的程序:消解。
消解液转移到25mL比色管中,用3ml的去离子
水洗涤合并,加入2.5 m L浓盐酸,5.0mL 15%硫脲,用去离子水定容至刻度,摇匀待测。
4.测定仪器条件光电倍增管负高压:260 V;空心阴极灯电流:
As 一60mA;原子化器温度:300;原子化器高度:8 .0 mm;气流量:900 ml/ min ;蔽气流量:400 ml/ min;测量法:标准曲线法;
读数方式:峰面积;读数时间:17.0 s ;延迟时间:1.0s。
5.检测限的测定空白溶液测量15次,仪器自动进行统计测量,并做一工作曲线,根据下列公式计算出检测限,计算结果为0.0127μg/ L(即0.0127ng/ mL)。
DL=3×SD×K 式中:DL为方法检出限(μg/ L);SD为空白标准偏差,K为工作曲线斜率的倒数。
SD、K值仪器自动测量计算。
与仪器厂商给出的DL≤0.04 ng/ mL的要求相比,我们的结果还是比较令人满意的。
6.精密度的测定对60.0μg/ L的标准溶液,仪器自动连续进行11次测量,其精密度为2.6%,符合仪器出厂标准中给出的0.32~6.10%的要求。
7.准确度的测定品回收率试验,添加20μg/ L和80μg/ L的标液,对同一样品各添加4个平行,回收率为90%--102%之间。
回收率效果很好。
三、实验注意事项
事实上我们要进行上述实验,必须注意一下事项:
1、仪器管道、进样针、气液分离器及所用到的所有玻璃器皿,都
需在30%的硝酸溶液中浸泡24小时以上。
这是由于,原子荧光分光光度法仪器很灵敏,很容易污染样品,出现检测结果异常。
2、5%的载流酸液,首选纯盐酸,优级纯硫酸次之。
千万不能用硝
酸和高氯酸。
(我们可以在测定非砷重金属时候可以选用硝酸或者高高氯酸做载流)这是是有测定砷实验原理决定的
KBH4+3H2O+H=H3BO3+K³++8H
8H+2As³+=2AsH3↑+H2↑
即只有As³+才能和新生态的H结合,生成AsH3↑,而如果采用有强氧化性的硝酸和高氯酸,在势必会把我们需要的三价砷转化成五价砷,形成对目标物的掩蔽,造成检测结果的偏差。
3、样品处理的消解方法总共有三种,一湿法消解,二干法灰化,三微波消解。
我们实验室都多次实验对照,实验结果都在允差范围内。
对于湿法消解,相关国标的湿消化法陈述过于简单,加入混合酸
后样品可放置数小时或过夜。
也可直接从室温逐步升温消煮,在120℃左右消煮0.5h ,在150℃消解约1.5h ,然后将温度提高到250℃,待棕色烟雾排尽,白色烟雾出现后还要消煮至少3 0 mi n ,然后再提高温度,直至消化液变白,取下,冷却,定容。
湿法消解注意要点:①再开始十分钟内,温度上升一定要有梯度,切勿直接上升到150℃以上,勿加高氯酸,否则极易碰溅出,造成损失。
②消解澄清后,一定要赶酸,把残留的硝酸高氯酸赶出分解。
以
免再测定时间反氧化目标物,或其生成的氮氧化合物,干扰掩蔽目标
物测定。
干法灰化严格按照相关标准规定步骤。
灰化法主要的质量控制要
点是:①样品加入硝酸镁一氧化镁浆状液后,要充分混匀,100℃干燥,再于高温炉中550-600℃灰化;②使用新配制的硝酸镁一氧化镁
混合液,灰化后的灰分十分松散,极易在打开炉门时,被气流吹飞。
因此要在断电待马弗炉炉温降低后再打开(大概断电一个小时后即可)。
③注意考察氧化镁的含砷量,如本底过高,难以保证空白的代表性和样品的重复性与重现性。
微波消解根据不同仪器型号有不同操作,我们实验室是我们在大量水质、底质、水产品实验基础上,采用三种消解方法比较总结出来的。
最后我们使用微波消解,且采用了样品消解不赶酸测定的专利方法⑼。
按照上面实验步骤方法,效果最佳。
微波消解注意点:①称样量要按照仪器型号规定,注意安全。
②根据样品质地的不同,加入的酸量可能不同,不能严格按照不赶酸专利来做。
在不能确保最后消解液酸液分解完全,我们可以对消解液进行赶酸处理。
③在采用不赶酸测定的情况下,要适当增加还原剂硫脲的量。
总结
在注意若干细节问题上,我们采用氢化物发生-原子荧光光度法测砷,使用微波消解法处理食品、生物样品、底质等固液样品,借鉴不赶酸样品测定专利,最大程度的减少了样品的污染、损失,而且简洁快速,结果准确。
为我们批量检测工作,提供了很好的方法。
参考文献:
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现代科技,2007.4
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〔9〕济南市疾病预防控制中心,申请号/专利号:03112142。