油脂样品中砷检测方案(原子荧光光谱)

湿法消解-原子荧光光谱法同时测定油脂样品中砷和汞 杜洪凤 沈月华 张坤 （四川省疾病预防控制中心，四川 成都 610031） 摘要：目的 建立原子荧光光谱同时测定油脂样品中砷和汞的方法。方法 硝高酸消解油脂样品，在最佳仪器、反应条件下同时测定其中的砷和汞。结果 检出限：As0.087ng/mL、Hg0.0065ng/mL。线性范围：As0ng/mL~20 ng/mL，相关系数0.9999；Hg0ng/mL~4ng/mL，相关系数0.9996。精密度：测定10ng/mL As、2ng/mLHg混合标准试液得到的标准精密度（RSD），砷1.6%、汞2.7%。样品加标回收率：As 95.5%~101.4%、Hg92.5%~102.0%之间。结论 该方法具有较高的灵敏度、准确度、精密度和较低的检出限，满足了油脂样品中砷和汞的同时测定要求，同时也适合于食品、生物材料等样品的测定。 关键词 湿法消解；原子荧光光谱；同时测定；油脂 ；砷；汞 Synchronizing Determination of Arsenic and Mercury in Fat by Atomic Fluorescence Spectrometry Using Wet Digestion Du Hongfeng, Shen Yue-hua, Zhang Kun. (Sichuan Provincial Center for Disease Control and Prevention, Chengdu 610031, China) [Abstract] Objective]: To establish a method for the synchronizing determination of arsenic and mercury in fat by Atomic Fluorescence Spectrometry using wet digestion. Methods:Under the proposed conditions, determine arsenic and mercury in fat using wet digestion with HNO3 –HClO4. Result:The detection limits are 0.087ng/mL for arsenic and 0.0065ng/mL for mercury. The linear calibration curve for arsenic is within the range of 0~20ng/mL of which correlative coefficient is 0.9999, and for mercury is within the range of 0~4ng/mL of which correlative coefficient is 0.9996. The RSDs for arsenic at 10ng/mL and mercury at 2ng/mL are 1.6% and 2.7%, respectively. The recovery rates of spiking standards for arsenic and mercury are in the range of 95.5%~101.4% and 92.5%~102.0%, respectively. Conclusion:The determination of arsenic and mercury in fat by Atomic Fluorescence Spectrometry using wet digestion are developed with satisfactory sensitivity, accurate, precision and low detection limits. And it suits the purpose of the simultaneous determination for arsenic and mercury in food, organism materials, etc. [Key words] Wet digestion; AFS; Synchronizing determination; Fat, Arsenic; Mercury 砷、汞都是重要的卫生监测指标，其检测的方法很多。对于砷、汞测定，油脂类样品比较复杂，前处理难度大。本文就湿法消解油脂样品中，利用原子荧光光谱法同时测定砷、汞方法学指标及实际应用进行了试验研究。 1 材料与方法 1.1 仪器与试剂 1.1.1 仪器及器材 AFS-230E原子荧光光谱仪（北京海光仪器厂）；原子荧光用砷、汞特种空心阴极灯；可调恒温电热板（最大可调温度250℃）。25ml玻璃三角瓶；25ml比色管。 所有玻璃器具每次使用前于10%硝酸溶液中浸泡24h以上，自来水冲净后，蒸馏水及二次蒸馏水清洗。 1.1.2 试剂 所有用水均为二次蒸馏水，酸为优级纯，其余试剂为优级纯或分析纯。氢氧化钠溶液（5g/L、250g/L，优级纯）；酚酞指示剂（10g/L）；硼氢化钠溶液（20g/L，5g/L氢氧化钠溶液配制）临用时配制；盐酸溶液（10%、1+1，V/V）；硫脲（50g/L）+抗坏血酸（50g/L）混合溶液，临用时配制；硝酸、高氯酸；高纯氩气（纯度大于99.99%）；砷（1000mg /L）、汞（1000mg /L）标准贮备溶液，国家标准物质研究中心；砷、汞混合标准使用溶液：将砷、汞标准贮备溶液逐级稀释成每毫升相当于0.5μg As、0.1μgHg。 1.2 试样处理 称取试样0.20g~0.50g于25mL三角瓶中，有有机溶剂者需水浴加热驱尽，加硝高酸（9+1）10 mL，电热板上缓缓加热消解完全，继续加热至三角瓶内出现高氯酸白色烟雾。加入水10mL，氢氧化钠溶液（250g/L）2.0ml，酚酞指示剂（10g/L）2滴，滴加盐酸溶液（10%）至红色刚好褪去。再加入盐酸溶液（1+1）2.0mL，转入25mL比色管中，加入硫脲（50g/L）+抗坏血酸（50g/L）混合溶液2.5mL，加水至刻度，混匀。放置30min后待测，同时做平行空白实验。 1.3 试样测定 1.3.1 仪器条件 灯电流：砷灯60mA、汞灯20mA；PMT负高压280V；原子化器高度9mm；氩气流速：载气400mL/min、屏蔽气1000mL/min；测量方式：标准曲线法；读数方式：峰面积；延迟时间1秒、读数时间10秒。 1.3.2 标准系列配制 吸取砷、汞标准混合使用溶液于25mL比色管中，配制成标准系列含As 0、0.5、2、5、10、15、20 ng/mL，Hg 0、0.1、0.4、1、2、3、4ng/mL，各加水10 mL，盐酸溶液（1+1）4.0mL，硫脲（50g/L）+抗坏血酸（50g/L）混合溶液2.5 mL，并加水至刻度，混匀，放置30min后待测。 1.3.3 测定 设置仪器最佳测定条件和参数，分别测定标准系列和试样溶液中砷、汞的荧光强度，根据标准曲线或仪器自动计算砷、汞的含量。 1.3.4 计算 试样中砷、汞的含量按公式（1）计算 X= ……………………（1） 式中： X——试样中砷或汞的含量（以As或Hg计），mg/Kg； S——试样处理溶液中As或Hg的浓度，ng/mL； V——试样处理溶液总体积，mL； m——试样质量，g。 2 结果与讨论 2.1 仪器工作条件选择 仪器工作条件的选择试验在含砷10ng/mL、汞2ng/mL、1.2mol/LHCl、硫脲（5g/L）、抗坏血酸（5g/L）反应体系中进行，硼氢化钠溶液(20g/L)作还原剂，1.2mol/LHCl作载流 。 2.1.1 空心阴极灯灯电流 灯电流的大小与待测元素检出的荧光强度、背景信号有密切的关系，在一定范围内灯电流越大，灵敏度越高，荧光信号越强，但灯电流过大会造成工作曲线弯曲，并且会降低空心阴极灯的使用寿命。本试验中灯电流试验范围：砷灯20mA ~80mA、汞灯5mA ~50mA，其试验结果见图1。 如图1所示，砷空心阴极灯灯电流20mA~50mA时，荧光强度/背景信号比值逐渐增加，50mA~80mA时比值相对稳定，本文选用60mA。汞荧光强度/背景信号在汞灯灯电流30mA ~50mA时呈减小趋势，在5mA ~30mA比较稳定，本文选用20mA。 2.1.2 光电倍增管负高压 PMT负高压的高低与检出的荧光强度、背景信号水平有密切的关系，在一定范围内PMT负高压越高，灵敏度越高，荧光信号越强。文中PMT负高压试验范围200V-320 V，其试验结果见图2。 ​图表3 2.94 1.6 5.2 1.9 7.65 2.2 8.96 2.4 9.6 2.4 9.73 2.4 9.9 2.4 9.88 2.2 9.88 1.8 Sheet1 mA 5 10 3 4 5 6 7 8 9 10 1.21 6.8 12.4 21.1 28.4 34.29 34.9 29.79 25.05 19.6 0.82 1.83 2.8 3.7 4.8 4.7 4.7 3.6 2.9 2.3 10 20 30 40 45 50 55 60 65 70 I 1.77 6.8 9.45 12.54 12.89 13.1 13.5 13.6 12.9 12.23 0.81 2.57 3.31 3.37 3.4 3.53 3.69 3.61 3.66 3.59 200 250 280 300 320 350 V 3.23 13 19.8 22.2 23.4 23.9 1.5 3.2 4 4.3 5 5.2 300 400 500 600 700 ML/MIN 17.2 15.6 13.8 12.9 12 2.7 2.5 2.45 2.24 2.17 13.1 12.2 10.66 8.81 7.36 4.48 4.15 3.97 3.69 3.55 C:\Documents and Settings\du\My Documents\Book1.xls 5 6 7 8 9 10 11 12 MM 15.63 15.45 16.56 16.21 19.14 22.19 21.91 21.63 10.18 10.27 14.04 15.91 22.52 27.66 27.31 25.1 9.74 9.19 10.22 10.31 11.98 14.19 12.48 12.23 2.17 2.08 2.53 2.75 3.31 4.06 3.87 4.01 0.08 0.12 0.16 0.18 0.2 0.24 0.28 0.3 0.4 mol/L 5.7 7.3 7.5 7.8 7.9 8.1 7.7 7.6 6.8 0 5.3 8.8 10 10 10.1 10 9.2 7.9 0 0.2 0.5 1 1.5 2 2.5 KSCN 6.16 12.89 15.2 21.2 20.1 20.5 20.8 8.39 9.08 9.82 14.5 12.6 10.5 9.6 7.5 9.1 10 12.3 12 11.6 11.5 2.56 2.75 2.9 3.6 2.97 2.66 2.6 20 30 40 45 50 55 60 65 70 80 As mA 2.03 5.7 7.95 9.13 9.82 9.86 10.1 9.88 10 10 1.64 1.7 1.66 1.61 1.57 1.52 1.46 1.39 1.31 1.21 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Hg I 200 220 250 270 280 290 300 310 320 V 2.94 5.2 7.65 8.96 9.6 9.73 9.9 9.88 9.88 1.6 1.9 2.2 2.4 2.4 2.4 2.4 2.2 1.8 5 6 7 8 9 10 11 12 mm 98 104.2 103.8 109.3 113.3 116.7 116.6 119 13.8 17.4 19 21.6 24.4 25.5 24.7 27 63.9 72.2 81 100 112.3 117.4 115.6 117.2 0.84 1.46 2.6 5.7 6.2 6.2 5.7 6.2 3 4 5 6 7 8 9 10 mm 17.2 15.6 13.89 12.9 12 11.2 10.52 9.6 2.7 2.5 2.45 2.24 2.17 2.1 1.95 1.88 13.1 12.04 10.66 9.13 7.68 6.22 5.11 3.7 4.48 4.15 3.97 3.69 3.55 3.45 3.32 3.27 0.12 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.36 HCl 5.7 5.85 6.06 6 6.04 6.06 5.98 5.7 5.45 5.32 5.2 0.79 5.77 6.16 6.38 6.54 6.53 6.41 6.4 6 5.72 5.16 Sheet2 Sheet3 ​ 如图2所示，PMT负高压大于270V时，砷荧光强度/背景信号比值基本恒定；在270V-300V范围汞荧光强度/背景信号比值出现平台。选用270V-300V均可达到砷、汞的测定要求，本文选用280V。 2.1.3原子化器高度 原子化器高度与待测元素的荧光信号的摄取有关，过高会导致灵敏度和测定精度的下降，过小将导致气相干扰，并使空白信号增高。原子化器高度选择范围5-12 mm，其试验结果见图3。 如图3所示，原子化器高度在7mm~10mm范围内，砷的荧光强度出现平台；8mm~11mm范围，砷的信噪比出现平台。在5~12mm时汞的荧光强度有不太明显的增大趋势，但信噪比明显增强。故原子化器高度选用8mm~10mm为佳，本文选用9mm。 2.1.4 载气流速 载气流速与测得的荧光强度、背景信号有一定的关系，流速越大，信号水平越低。载气流速试验范围300~700 mL/min，试验结果见图4。 如图4可见，砷、汞的荧光强度、信噪比随载气流速的增加而减小，但载气流速过小，氢—氩焰不够稳定，本试验选择载气流速为400 mL/min。 以上仪器条件是在本方法的线性范围内选择的，如改变线性范围，仪器条件可在选择范围内适当调整。 2.2 反应介质条件选择 气态物发生条件选择体系含10ng/mL砷、2ng/mL汞。仪器条件：灯电流，砷60mA、汞20mA；PMT负高压280V；原子化器高度9mm；载气400mL/min、屏蔽气1000mL/min 。 2.2.1硼氢化钠浓度 硼氢化钠作为体系中气态物发生的还原剂，对方法的灵敏度、准确度和稳定性有非常大的影响。浓度过高，产生过多的氢，灵敏度会降低，并引起液相、气相干扰；而过低气态物难以形成。硼氢化钠浓度试验范围5g/L~30g/L，结果见图5。 由图5可见，硼氢化钠浓度对汞气态物的发生影响很大，在试验范围内汞的荧光强度、信噪比随浓度增加均显著降低；浓度在10g/L~25g/L范围内砷的荧光强度相对稳定，10g/L~30g/L范围内信噪比也相对稳定。综合砷和汞荧光强度、信噪比、灵敏度等因素，硼氢化钠浓度可选用10g/L~25g/L，本文选用20g/L。 2.2.2 酸度 气态物发生需要适当的酸度，本试验中酸度选择范围0.12-3.6 mol /L[HCl]，其试验结果见图6。 如图6所示，酸度在0.12 mol /L~0.6mol /L[HCl]时，砷的荧光强度随浓度增加显著增强，汞荧光强度、信噪比显著降低。在0.6mol /L~3.6mol /L [HCl] 砷、汞的荧光强度和汞信噪比趋于稳定；而在0.3mol /L ~2.4mol /L范围砷信噪比出现平台区。所以砷氢化物发生适宜酸度范围0.6~2.4mol /L[HCl]、汞气态物发生适宜酸度0.6mol /L[HCl]。盐酸、硫酸、高氯酸等都可以达到同样的效果，本试验采用1.2mol /L [HCl]。 以上的氢化物发生条件适用于任意浓度的砷、汞。 2.3 砷、汞标准曲线及线性范围 原子荧光光谱法有比较宽的线性范围，在拟定的测定条件下对此进行了试验。标准系列含As 0、0.5、2、5、10、15、20 ng/mL，含Hg 0、0.1、0.4、1、2、3、4ng/mL按1.3.2、1.3.3节的方法测定其荧光强度，并进行回归分析。砷：相关系数0.9999、回归方程：IF=209.11C+24.92；汞：相关系数 0.9996、回归方程：IF=1222.69C​-2.13，试验结果见表1。 表1 砷、汞线性范围试验结果 As浓度（ng/mL） 0 0.5 2 5 10 15 20 As IF值 1.21 113.56 453.24 1104.33 2116.31 3179.85 4184.13 Hg浓度（ng/mL） 0 0.1 0.4 1 2 3 4 Hg IF值 3.52 128.27 501.23 1240.06 2405.85 3578.05 4967.16 2.4 检出限 根据本仪器给定的检出限测定程序，连续测定标准空白溶液和标准系列的荧光信号，自动计算出本方法的检出限，砷0.087ng /mL、汞0.0065ng /mL。 2.5 准确度 以加标回收率表示，分别在鱼油胶囊、辣椒油、维E胶囊的试样中，按最终定容后试样液中含砷标准2 ng /mL、5 ng /mL、10 ng /mL，汞标准0.4 ng /mL、1 ng /mL、2 ng /mL加入标准溶液，分别按1.2节、1.3节的方法处理，测定其砷、汞含量。其回收率砷95.5%~1001.4%、汞92.5%~102.0%，结果见表2。 表2 回收率试验 试样 本底均值（ng /mL） 加标量（ng /mL） 测定值（ng /mL） 回收率（%） As Hg As Hg As Hg As Hg 鱼油 胶囊 8.56 2.04 2 0.4 10.47 2.41 95.5 92.5 5 1 13.59 3.01 100.6 97.0 10 2 18.46 3.99 99.0 97.5 辣椒油 5.33 2.86 2 0.4 7.28 3.24 97.5 95.0 5 1 10.40 3.88 101.4 102.0 10 2 15.20 4.71 98.7 92.5 维E 胶囊 2.68 1.23 2 0.4 4.61 1.62 96.5 97.5 5 1 7.59 2.17 98.2 94.0 10 2 12.34 3.24 96.6 100.5 2.6 精密度 2.6.1 标准测定精密度 根据本仪器设计的精密度测定功能，连续测定10ng /mL砷、2ng /mL汞标准试液的荧光信号，其相对标准偏差（RSD）砷：1.6%、汞：2.7%。 2.6.2 试样测定精密度 取鱼油胶囊、辣椒油、维E胶囊试样，分别按1.2节、1.3.节的方法处理，测定其荧光强度，连续作6天，每天1次。砷的相对标准偏差（RSD）在1.7%~4.2%之间；汞的相对标准偏差（RSD）在3.1%~7.8%之间。 2.7 干扰实验 本文就油脂类样品中常见的部分共存离子和可形成氢化物的部分离子进行了干扰情况的试验，在含10ng/mL砷、2ng/mL汞标准试液中加入被测试干扰离子，测定其荧光强度，并与未加干扰离子的标准比较。500μg/mL Ca2+、Fe3+；50g/mL Mn2+、Cu2+、Cr3+；10μg/mL Mg2+、Zn 2+、Pb2+、Se4+、Sn4+、Al3+、Cd2+、Sb4+；3% HNO3（V/V）对砷、汞的测定未发现有干扰存在，也未发现汞、砷彼此相互干扰。 参考文献 [1] GB/T 5009.1-2003食品卫生检验方法 理化部分 总则[S] [2] GB/T 5009.11-2003食品中砷的测定[S] [3] GB/T 5009.17-2003食品中汞的测定[S] [4] Yamamoto M, Yamamoto Y, Yamashige T，The Analyst, 1984, 109:1461 S×V m×1000 标准IF / 空白信号 As： 20 30 40 45 50 55 60 65 70 80 (mA) Hg： 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 (mA) 图1 砷、汞灯灯电流与荧光强度/背景信号的关系 标准IF、信噪比 标准IF / 空白信号 200 220 250 270 280 290 300 310 320 (V) 图2 PMT负高压与砷、汞荧光强度/背景信号的关系 5 6 7 8 9 10 11 12 (mm) 图3 原子化器高度与砷、汞 荧光强度关系 标准IF、信噪比 标准IF、信噪比 300 400 500 600 700 (mL/min) 图4 载气流速对砷、汞荧光强度的影响 标准IF、信噪比 0.12 0.3 0.6 0.9 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6 (mol/L HCl) 图6 酸度对砷、汞荧光强度的影响 5 10 15 20 25 30 （g /Ll） 图5 硼氢化钠浓度对砷、汞荧光强度的影响 PAGE 6 砷、汞都是重要的卫生监测指标，其检测的方法很多。对于砷、汞测定，油脂类样品比较复杂，前处理难度大。本文就湿法消解油脂样品中，利用原子荧光光谱法同时测定砷、汞方法学指标及实际应用进行了试验研究。