微波溶樣在農產品砷\\汞檢測中的應用研究

摘要：建立了農產品的微波溶樣體系，并準確測定樣品中的砷、汞元素含量，通過對國家標準物質楊樹葉、菠菜和小麥粉的測定，得到了滿意的結果，方法回收率為92.1％～106.2％；精密度為2.3％～4.7％，此方法操作簡便、快速、準確，具有非常廣闊的應用前景。

關鍵詞：微波溶樣；農產品；砷；汞

中圖分類號：S122 文獻標識碼：A 文章編號：1006－6500(2008)04－0019－03

隨著化學分析技術的飛速發展，分析手段越來越向著快速、微量、準確的方向發展，對樣品前處理過程也提出了越來越高的要求。完成一項實驗70％甚至更多時間用在樣品的前處理上，而給實驗結果帶來的誤差有60％以上出自樣品的前處理。微波溶樣技術是一種新型、高效的樣品消解技術，因其具有節能、省時、污染少和分解完全，最重要的是防止易揮發組分的損失的優點已成為目前試樣消解的主流方法之一。自1975年美國學者Koirtyohann和Abu-Samra等首次應用普通的微波爐進行生物試樣的濕法消化，以測定金屬元素含量以來，1988年Kingston和Jassie出版了有關微波樣品制備的專著，標志著微波制樣技術新時代的到來。近幾年微波溶樣技術研究日趨活躍。目前，食品中砷、汞國標方法的檢測分別采用不同的消解方法，汞采用微波消化而砷則采用濕法消化或干灰化法，過程復雜費時。本研究通過微波消解測定農產品中的砷和汞，簡化了前處理過程，極大地提高了農產品中砷和汞的檢測效率。并通過微波的原理、方法及影響因素等方面的討論，說明了此項技術具有廣闊的應用前景。

1 微波消解的技術特點

微波通常是指頻率大約為300～300000 GHz的電磁波，它具有波動性、高頻性、熱特性和非熱特性四大基本特征。微波產生的電場作用于極性分子，分子以24.5億次／s的速度不斷改變正負方向，分子間高速碰撞與摩擦產生高熱。微波消解較其它常規消解方法具有如下特點：(1)微波具有很強的穿透力，直接作用于樣品的內部使罐內外受熱均勻，在短時間內即可達到所要求的溫度。微波加熱在微波管啟動10-15s便可奏效，且熱量損失極少，極大地縮短了消解時間；(2)封閉容器微波消解所用試劑量小，空白值顯著降低，且避免了微量元素的揮發損失及樣品污染，提高了分析的準確性。

2 試驗材料、試劑及儀器

試驗材料：國家標準物質楊樹葉(GBW07604)、圓白菜(GBW10011)、小麥粉(GBW07604)。

試劑：硝酸、過氧化氫(30％)、鹽酸、硫脲、抗壞血酸、氫氧化鉀、硼氫化鉀均為優級純試劑；砷標準儲備液GBW(E)080390、汞標準儲備液GBW(E)080392。

試驗用水：超純水。

儀器：美國CEM公司MARS5微波消解儀，附帶XP-Plus1500密封消解罐；北京吉大小天鵝公司的AFS-930雙道原子熒光分光光度計。

3 結果與分析

3.1消解條件的確立

微波消解樣品時，最重要的是溫度和時間參數的確立，這不僅關系到操作安全也關系到樣品分解的效率。對微波溶樣的溫度、壓力條件具體參數的準確設定、尋求酸溶解時微波能量與溫度、壓力的準確關系是目前亟待解決的問題，但這些條件的選擇目前還是需要檢測人員的經驗確定。通過大量試驗我們發現，在160-180℃之間，經過10～15min消解，一般農產品均可被完全消解，但在實際工作中應注意如保持溫度設定較高，就應適當延長升溫時間，使消解壓力逐步提升以避免消解時反應過于劇烈，導致瞬間壓力過高，易引起酸泄露，影響消解效果并縮短消化罐的使用壽命。

3，2消解體系選擇

大多數無機酸對微波都有良好的吸收作用，但HCl、HF氧化性較差，H₂SO₄沸點太高，HClO₄直接與有機物接觸易產生爆炸，通過實踐證明，微波消解最適合酸為硝酸。但僅用硝酸較難達到理想的消解效果并且酸量過大需要趕酸，花費時間較多，所以選擇HNO₃+H₂O₂為最佳消解體系，其機理是利用這兩種試劑在低溫下發生均裂反應，誘發出一系列自由基連鎖反應，產生高能態的氧，硝酸分子發生均裂反應后產生大量的N02⁺，既可傳遞電子，又具催化作用，這種反應在一個很小的密封罐里進行，加壓一定時間，可增加反應物分子的化學反應，使有機質徹底破壞，達到快速完全消解樣品的目的，并且此消解液可同時測定多種元素。一般選擇HNO₃：H₂O₂為2：1(V：V)。由于農產品種類繁多，成分復雜，因此不同樣品的消解所需溫度、時間也不同，我們摸索了幾種主要農產品樣品的微波消解條件，結果見表1。

3.3實際樣品分析

由于采用科學的消解程序和體系，從而使多種標準物質的測定值與其標準值非常吻合。表2，3，4列出了3種標準物質中5個重金屬元素的測定情況，驗證了方法的準確度和精密度。

以上試驗結果可以看出，國家標準物質測定值與其標準值吻合得很好，精密度也滿足了分析要求。

4 小結

4.1微波消解方法的優越性

(1)節約試劑，對環境和檢測人員的污染和危害小，且消解過程消耗時間少，大大提高了工作效率。

(2)消解完全、待測元素無損失及空白值低。

(3)操作方便，便于實現分析樣品前處理的自動化。

(4)測定結果的精密度和準確性都能達到分析要求。

4.2微波消解樣品需注意的幾個問題

(1)微波消解程序的選擇應本著在樣品能消解完全的范圍內，盡可能選擇低溫延長時間來進行消解，因溫度高壓力也高，易發生安全膜爆破并損壞消解罐，縮短其使用壽命。

(2)根據樣品性質選擇適宜的樣品量。樣品量要有代表性，對不了解性質的樣品可先行少量消解，以摸清規律。

(3)每次進行微波消解前最好對樣品進行冷消化，以緩沖樣品微波消解時產生的壓力，避免危險發生。