茶叶及制品中重金属检测方案

光 散 射 学 报THE JOURNAL OF LIGHT SCATTERING第23卷 第1期2011年3月Vol.23 No.1Mar. 2011 71第1期陈江：悬浮液进样石墨炉原子吸收法测定茶叶中镍含量 悬浮液进样石墨炉原子吸收法测定茶叶中镍含量 陈 江，周 李，姚恩亲 (湖州市环境监测中心站浙江省湖州市长兴路128号，湖州313000) 摘 要：本文介绍了一种悬浮液进样石墨炉原子吸收光谱法测定茶叶中镍含量的方法。讨论了悬浮液制备、样品粒径、取样量、悬浮液酸度及扣背景方式等因素对测定结果的影响。经优化后，方法检出限为 0. 32mg/kg，精密度3.64%，回收率102%。方法简单快速，效率高，劳动强度低，是测定茶叶中镍含量的高效方法。 关键词：悬浮液进样；石墨炉原子吸收光谱法；茶叶；镍 中图分类号：O657.31 文献标识码：A Determination of Concentration of Nickel in tea by GraphiteFurnace Atomic Absorption Spectrometry With Slurry Sampling CHEN Jiang，ZHOU Li， YAO En-qin (Huzhou Environmental Monitoring Centre， Huzhou 313000，China) Abstract： The method of determining the concentration of Nickle in tea by graphite furnaceatomic absorption spectrometry with slurry sampling is introduced. The effects of slurrypreparation，particle size of sample，sampling quantity，acid concentration cf slurry and themode of background deduction on the determination are studied. Under the optimized oper-ating conditions，the detection limit of this method is 0.32 mg/kg，the RSD is 3.64% andthe recovery is 102%. The advantages of simple，fast and low labor intensity indicate thatit is an effective method for determining the concentration of Nickel in tea. Key words： slurry sampling； graphite furnace atomic absorption spectrometry； tea； Nickel 1 引言 茶叶作为一种饮品因其富含矿物质而深受人们喜爱。分析茶叶中微量元素通常需要前处理，常见的前处理方法主要有湿法消解、微波消解和干灰化法。这些前处理方法或多或少地需要用到酸碱类试剂，且操作较为烦琐，实验过程还存在污染、待测元素损失等多方面风险。近年来，固体进样技术已取得长足发展，尤其是将样 品制成悬浮液直接进样的方式。该方法不需要前处理样品，节省了大量具腐蚀性的试剂，大大降低了分析成本和劳动强度。一一些学者-41利用该技术结合火焰原子吸收光谱仪测定了土壤、作物中的部分元素。而悬浮液进样技术与石墨炉原子吸收结合时，常见的报道是测定铅镉元素[5-10]，未见测定镍元素的报道。本文对悬浮液制备、仪器条件等方面进行了研究和优化，成功利用悬浮液进样技术测定了茶叶中镍元素。 ( 收稿日期：2010-01-04；修改稿日期：2011-01-11 ) ( 作者简介：陈江(1980一)，男，浙江湖州人，工程师，从事环境监测工作. E-mail：chemistryren@163. com ) 2 实验 2.1 实验仪器与试剂 耶拿 ZEEnit700 型原子吸收光谱仪：德国耶拿仪器股份有限公司；AS10200AD型超声波清洗器：天津奥特赛恩斯仪器有限公司；优级纯硝酸：国药集团化学试剂有限公司；琼琼：北京奥博星生物技技责任有限公司；BS224S 型电子分析天平：德国赛多利斯仪器系统有限公司；镍标准储备液：1000 mg/L，国家标准物质研究中心；茶叶样品1#：浙江安吉产白茶一份；质控茶叶样品：地球物理地球化学勘查研究所研制的茶叶成分分析国家标准物质 GBW10016(GSB-7)一份。实验用水电导率为18.2 MQ·cm。 2.2 仪器工作条件 原子吸收光谱仪工作条件为：灯电流4mA；夹缝宽度0.5 nm；波长232.0 nm；升温程序：干燥90-105-110℃三步，灰化1100℃，原子化2300℃，清除2500℃；扣背景方式：塞曼或灯。 2.3 实验方法 2.3.1 样品悬浮液制备 称取过200目筛(即粒径小于74pm)的茶叶样品0.2g(精确至0.0001 g)于 50 mL比色管中，用事先配制好的琼脂溶液定容。摇匀，于超声波清洗器中超声波处理半小时后摇匀，悬浮液制备完毕。 2.3.2 标准曲线制备 以 0.15%(m/v)琼脂+0.5%(v/v)硝酸混合溶液为介质，将1000 mg/L镍标准溶液逐级稀释后配制0~30 ug/L的标准曲线。上机以塞曼扣背景方式测定，得到镍的标准曲线为：Y=0.0052X-0.0001，相关系数R为0.9998，式中Y为扣除空白的校正吸光度，X为溶液浓度。测定样品时，将测得吸光度扣除空白吸光度后代人标准曲线计算出悬浮液中浓度，再根据定容体积和取样量折算至茶叶样品中镍含量。 2.3，3 测量方法 对琼脂浓度、样品粒径、取样量、悬浮液酸度及扣背景方式等方面进行优化后，依次测定标准曲线和样品悬浮液，同时测定茶叶质控样的准确 Fig.1 Standard curve 度、精密度及加标回收率。 3 结果与讨论 3.1 琼脂浓度的影响 分别配制0.10%、0.15%、0.20%(m/v)的琼脂溶液，且均含0.5%(v/v)的硝酸。准确称取0.2000g过200目筛的质控茶叶于50 mL比色管中，分别以不同浓度的琼脂溶液定容。经超声波处理半小时后摇匀，上机以塞曼扣背景方式测试。试验发现，当琼脂浓度为0.10%时，悬浮液不能稳定，摇匀后即刻出现沉降。当琼脂浓度为0.15%时，悬浮液至少能够稳定20分钟，20分钟后液面顶部开始出现上清液，但此时溶液中部变化仍不大，因此体现在上机测试时吸光度变化并不显著。大约40分钟后，沉降越发显著，吸光度逐渐变小。当琼脂浓度为0.20%时，悬浮液虽然稳定，但由于其粘度增大，致使进样时进样体积发生变化，不能准确进样，致使测定结果有较大偏差。综上，琼脂浓度选择0.15%。此外，值得注意的是，在配制琼脂溶液时，务必使琼脂溶解并微沸，否则溶液看似澄清，实则未形成良好的胶体，对后续形成稳定的悬浮液是不利的。 3.2 样品粒径的影响 分别称取0.2000g 过200目筛的质控茶叶与未过200目筛的的控茶叶于 50 mL 比色管中，以0.15%(m/v)琼脂+0.5%(v/v)硝酸混合溶液定容。超声波处理半小时后摇匀，上机以塞曼扣背景方式测试。试验发现，过200目筛的质 控茶叶样品测定值与证书值相符，而未过200目筛的质控茶叶样品测定值明显偏高。原因可能是未过200目筛的样品由于其粒径大小不一，且不同粒径的跨度范围较大，颗粒的比表面积小，使其形成的悬浮液分散性较差，容易抱团且易发生沉降，取样时容易取到大颗粒，故测定结果偏差较大。 3.3取样量的影响 分别称取0.2000 g、0.5000 g、1.0000 g过200目筛的质控茶叶于50 mL比色管中，以0.15%(m/v)脂脂+0.5%(v/v)硝酸混合溶液定容。超声波处理半小时后摇匀。经肉眼观察，随着称样量的增加，悬浮液稳定性逐逐降低。0.2000g茶叶的比色管中20分钟内基本无上清液出现，0.5000g茶叶的比色管中6分钟内基本无上清液出现，而1.0000g茶叶的悬浮液几乎无法稳定，经超声波处理并摇匀后即刻出现沉降。故取样量应控制在0.2~0.5g，且尽量选择小取样量。 3.4超声波的作用 称取0.2000 g过200目筛的质控茶叶于50 mL 比色管中，以0.15%(m/v)琼脂+0.5%(v/v)硝酸混合溶液定容。分别以纯手工振摇与超声波辅助处理相比较。实验发现，如悬浮液仅经手工振摇，即便振摇力度相当剧烈，也会很快出现裂隙，不能构成稳定的悬浮液。而经半小时超声波处理后，只需手工颠倒混匀两次即可形成较稳定的悬浮液。由此可见，超声波前处理对形成稳定的悬浮液起着至关重要的作用。 3.5悬浮液酸度的影响 文献[11]中提到，稀硝酸能增强悬浮液的稳定性，从而提高精密度。试验各称取0.2000g过200目筛的质控茶叶三份分 50ml比色管中，分别以0.15%(m/v)琼脂溶液、0.15%(m/v)琼脂+0.5%(v/v)硝酸混合溶液、0.15%(m/v)琼脂+2.0%(v/v)硝酸混合溶液定容。超声波处理半小时后摇匀，上机以塞曼扣背景方式测试。测定结果见表1： 由表1可知，随着悬浮液酸度的增加，精密度越来越好，但并非表明酸度越大越好，因为随着酸度的增加，石墨管的寿命也随之缩短，且测定均值与证书值的相对偏差最小值出现在酸度为0.5%时。故悬浮液酸度选择0.5%(v/v). Table 1 The effect of nitric acid concentration on results (mg/kg) 测定时间(分钟) 0.15%琼脂溶液 0.15%琼脂+0.5%硝酸 0.15%琼脂+2.0%硝酸 混合溶液 混合溶液 0 3.61 3.55 3. 66 3 3，24 3.50 3.56 6 3.46 3.42 3.53 9 3.35 3.18 3.63 12 3.84 3.47 3.81 15 3.27 3.37 3.53 18 3.61 3.50 3.51 21 3，43 3.57 3.43 24 3.57 3.67 3.52 27 3.71 3.55 3.48 RSD(%) 5.24 3.64 2.89 均值(mg/kg) 3.51 3.48 3.57 证书值(mg/kg) 3.40±0.30 相对偏差(%) 3.2 2.4 5.0 3.6 扣背景方式的选择 称取0.2000 g过200筛的质控茶叶于50mL 比色管中，以0.15%(m/v)琼脂+0.5%(v/ v)硝酸混合溶液定容，超声波处理半小时后摇匀，上机时分别以氘灯和塞曼两种扣背景方式测试。两种方式扣背景的结果见表2(其中塞曼扣背景的测定数据即为表1中的数据)： 测定时间(分钟) 气灯扣背景 塞曼扣背景 0 2.33 3.55 3 3.01 3.50 6 3.08 3.42 9 2.89 3.18 12 2.39 3.47 15 3.26 3.37 18 2.45 3.50 21 3.01 3.57 24 2.33 3.67 27 3.50 3.55 RSD(%) 14.2 3.64 均值(mg/kg) 2.83 3.48 证书值(mg/kg) 3.40±0.30 标准偏差(%) 一16.8 2.4 由表2可见，以灯扣背景方式测定的结果精密度较差，且结果偏低较大，原因很可能是灯扣背景过度所致。因此，扣背景方式应选择塞曼。 3.7 方法检出限 连续测定空白溶液即 0.15%(m/v)琼脂+0.5%(v/v)硝酸混合溶液11 次，计算标准偏差，以3倍标准偏差作为仪器响应值代人标准曲线计算得出浓度为1.28 ug/L。若以定容体积50 mL，称样量0.2000g计，则方法检出限为0.32mg/kg。 3.8 加标回收率 将茶叶样品1#按照2.3.1制成悬浮液后上机以塞曼扣背景方式测定。然后将样品1#与质控茶叶以质量比1：1配成悬浮液后进行加标回收试验，测定结果见表3。由表3可知，回收率为102%，满足分析要求。 Table 3 Recovery test of the method 样品1#含量 样品1#加人量 质控样加人量 合计加人含量 测定含量 回收率 (mg/kg) (g) (g) (pg/L) (pg/L) (%) 5.43 0.1000 0.1000 17.66 17.78 102 4 结论 本文采用悬浮液进样技术直接测定茶叶中 镍元素的含量，方法检出限为0.32 mg/kg，回收率102%，准确度高，标准偏差2.4%，精密度高，10次测定的 RSD 为 3.64%。该法避免了使用 大量腐蚀性溶剂，快速高效，大大降低劳动强度和分析成本。 ( 参考文献： ) ( [1] J M aJ M， Gong Z J. 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