HG-AAS法測定不銹鋼食具浸泡液中的砷

蔣小良 王潔泉 黃鈞 葉林 蘇淑壇

（江門出入境檢驗檢疫局，廣東江門 529000）

艾曉軍

（武警黃金地質研究所,河北廊坊 065000)

HG-AAS法測定不銹鋼食具浸泡液中的砷

蔣小良 王潔泉 黃鈞 葉林 蘇淑壇

（江門出入境檢驗檢疫局，廣東江門 529000）

艾曉軍

（武警黃金地質研究所,河北廊坊 065000)

研究了利用氫化物發生原子吸收法測定不銹鋼食具浸泡液中痕量砷的反應體系。對載氣流速、硼氫化鈉溶液的濃度、5%抗壞血酸-5%硫脲溶液添加量和介質酸度的影響，以及基體和共存離子的干擾等條件進行了研究。樣品加標回收率為95.8%～106.2%，測定結果的相對標準偏差不大于2.8 %，方法檢出限為0.12 μg／L。該方法適用于不銹鋼食具容器浸泡液中痕量砷的測定。

氫化物發生 不銹鋼食具 浸泡 砷

砷元素及其化合物廣泛存在于環境中，由于元素形態的砷不溶于水，因此幾乎沒有毒性，有毒性的主要是砷的化合物。砷的化合物經水、食物和空氣進入人體后，可以引起急性或慢性砷中毒。急性砷中毒多見于消化道，主要表現為立即出現的嘔吐，食道、腹部疼痛出血等，搶救不及時會造成死亡［1］。因此在不銹鋼食具容器的衛生指標分析中，砷的遷移量是其中一項重要指標。我國制定了有關標準限定不銹鋼食用器皿浸泡液中相關元素的含量，GB／T 5009.81-2003所使用的砷斑法進行檢測存在較多缺陷［2］，因為砷斑法是半定量法，靈敏度低，操作繁瑣，容易對操作人員的健康造成危害。

目前測定痕量砷的方法主要有氫化物發生原子吸收法［3，4］、原子熒光光度法［5-8］、石墨爐原子吸收法［9］、電感耦合等離子體光譜法［10-12］等。筆者研究了氫化物發生原子吸收光譜法測定不銹鋼食具容器浸泡液中的痕量砷，采用微型化學原子化器［13］，化學反應發生空間僅數十微升，完成一次測定只需16 s，從而提高了靈敏度并減小了干擾影響。本研究對NaBH4用量、溶液酸度、載氣流量及進樣量等條件進行了試驗并考察了共存離子的干擾，建立了可行的分析方法。該方法靈敏度高、操作簡單、快速、干擾小、消耗試液量少，是一種測定不銹鋼食具容器浸泡液中痕量砷的理想方法。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

原子吸收光譜儀：AA-800型，帶石墨爐裝置，美國Perkin Elmer公司；

微型化學原子化器：MCA-101型，ZL 2004 2 0084256.7，上海智通儀器有限公司；

石英管原子化器：T形石英管，管長140 mm ，內徑7 mm，支管長80 mm，內徑3 mm，砷無極放電燈，美國Perkin Elmer公司；

超純水系統：Synery UV型，美國Millipore公司；

砷標準溶液：1 000 μg／mL，鋼鐵研究總院國家鋼鐵材料測試中心；

乙酸：分析純，天津市富宇精細化工有限公司；

鹽酸：優級純，廣州化學試劑廠；

硼氫化鈉：分析純，天津市福晨化學試劑廠；

氫氧化鈉、抗壞血酸：分析純，廣州化學試劑廠；

硫脲：分析純，廣東臺山化工廠；

乙酸溶液：水與冰乙酸體積比為96∶4，取冰乙酸40 mL用水稀釋至1 000 mL，用時現配；

NaBH4溶液（含 10 g／L的 NaOH）：15 g／L，稱取NaBH41.5 g和NaOH 1.0 g于燒杯中，加100 mL水溶解，現用現配；

實驗所用器皿在使用前用15%硝酸浸泡24 h；實驗所用水均為超純水。

1.2 儀器條件

燈電流：380 mA；波長：197.3 nm；乙炔流速：1.0 L／min；空氣流速：10 L／min；光譜通帶：0.2 nm；進樣量：0.80 mL；載氣：高純氬氣，流速為0.8 L／min；蠕動泵轉速：60 r／min；讀數時間：16 s；讀數方式：峰面積。

1.3 分析方法

按GB／T 5009.81-2003的要求，取不銹鋼食具器皿樣品，先用微堿性的洗潔劑洗滌，然后用自來水沖洗干凈，再用超純水淋洗，晾干。加入4%乙酸溶液至距上口邊沿1 cm處，小火煮沸0.5 h，取下，補充4%乙酸溶液至原體積，室溫下放置24 h，準確移取上述浸泡液25 mL倒入潔凈的燒杯中，放置電爐上緩慢加熱至近干，用水洗滌燒杯，轉移到25 mL容量瓶中，然后加鹽酸2.5 mL、硫脲（50 g／L）+抗壞血酸（50 g／L）混合溶液1.5 mL，補加水至刻度，搖勻后置于沸水浴中5 min，自然冷卻至室溫，選擇吸收波長為197.3 nm條件下測定，采用吸收峰面積計算砷的含量，并隨同做空白試驗。

2 結果與討論

2.1 載氣流速的影響

微型化學原子化器采用高純氬氣（＞99.99%）作為載氣，載氣流速會影響揮發性砷物質從反應器中帶出的速度和稀釋程度以及原子化產物在原子化器中停留時間。如果流速太小，反應池中生成的砷化氫不能快速地通過T型管，從而使峰型展寬而出現嚴重的拖尾；載氣流速過大，又將生成的砷化氫稀釋，使信號減弱。當其它條件固定，氬氣流速在0.4～1.4 L／min變化時，測定的峰高與峰面積見圖1。

由圖1可以看出，吸收峰高隨著流速的增加是逐漸變小，幅度是越來越大，而對應的吸收峰面積是先迅速升高，然后逐漸下降，而下降的趨勢比峰高要小，這主要是峰拖尾引起的。當載氣流速控制在0.8 L／min時，峰高出現最大值，隨著載氣流量的增大，吸收信號急劇減小，使靈敏度降低。實驗選擇載氣流速為0.8 L／min。

2.2 鹽酸體積分數的影響

砷只有在酸性介質中才能與硼氫化鈉反應，這一反應對酸度的要求十分苛刻。實驗對鹽酸體積分數的影響進行了試驗，結果見表1。

表1 鹽酸體積分數的影響

結果表明，鹽酸體積分數對砷的測定影響較大，鹽酸體積分數為4.0%時峰面積達到最大。因此實驗選擇鹽酸體積分數為4.0%。

2.3 硼氫化鈉質量分數的影響

硼氫化鈉作為還原劑在實驗中起著非常重要的作用。硼氫化鈉的質量分數太小，反應不完全，測定結果偏低；硼氫化鈉的質量分數過高，生成大量氣體使得揮發性砷物質濃度降低，并且測定的穩定性變差，試驗結果如表2所示。

表2 硼氫化鈉質量分數對砷吸收峰面積的影響

結果表明，硼氫化鈉的質量分數在1.0%以下時，信號小。在1.5%時吸收峰面積達到最大值，因此實驗選擇硼氫化鈉的質量分數為1.5%。

2.4 抗壞血酸-硫脲用量的影響

抗壞血酸-硫脲可以將試樣中五價砷還原為三價砷，需要過量添加，添加量太少，試樣中未被還原的五價砷不能被硼氫化鈉轉化為砷化氫，使檢測結果偏低。通過梯度添加抗壞血酸-硫脲溶液進行對比試驗，結果表明，抗壞血酸-硫脲對峰面積影響大，明顯提高了砷的響應值，抗壞血酸-硫脲用量在1.5～2.5 mL吸收值沒有明顯的變化，本實驗選擇抗壞血酸-硫脲用量為2 mL。

2.5 乙酸體積分數的影響

由于加入硫脲-抗壞血酸混合溶液對Ni、Cr、Sn、Pb、Sb等元素能起到掩蔽劑的作用，不銹鋼食具容器乙酸浸出液中其它元素含量很小，基本上不會影響砷的測定，因此僅需要考慮乙酸體積分數對砷測定的影響，結果如表3所示。

表3 乙酸體積分數的影響

結果表明，乙酸體積分數對砷的測定影響比較大，當乙酸體積分數大于0.25%時，存在明顯干擾，所以測定前需要將浸泡液加熱蒸發至近干消除乙酸對測試過程的干擾。

2.6 線性范圍和檢出限

配制系列砷標準溶液，濃度為 0、5、10、20、40 μg／L，加入鹽酸1 mL、5%抗壞血酸-5%硫脲溶液2.0 mL，用水稀釋至刻度搖勻。在最佳條件下測定，結果表明，當砷含量x在0.1～40 μg／L的范圍內，其回歸方程為y=0.081 267x-0.006 846，r=0.999 9。

根據IUPAC 的規定，檢出限用除待測元素以外的全部試劑做空白溶液，用3σ計算元素的檢出限。對20個試劑空白進行測定，根據積分信號計算標準偏差，求出砷元素的方法檢出限為0.12 μg／L。

2.7 精密度試驗

在最佳實驗條件下，連續測定 1.0、5.0、20 μg／L 砷的標準溶液各7次。方法的精密度（RSD）為1.2%～2.8%。研究中發現，使用該化學原子化器測定砷，基體影響很小，浸出液中砷濃度一般較小，記憶效應可以忽略。這是精密度好，檢出限低的重要原因。

2.8 樣品分析與回收試驗

按照1.3方法對樣品進行處理，加入不同濃度的砷標準溶液，進行加標回收試驗，結果見表4。所得回收率為95.8%～106.2%，說明方法的準確度較高。

表4 樣品測定及回收率試驗

3 結語

建立了用氫化物發生-原子吸收法測定痕量砷的方法，方法的回收率為95.8%～106.2%，相對標準偏差不大于2.8%。本法經濟實用、操作簡便、快速，是一種高靈敏度和高選擇性的測定不銹鋼食具容器乙酸浸泡液中砷的方法，可作為進出口不銹鋼食具容器衛生標準中砷測定的替代檢驗方法。

［1］白愛梅，李躍，范中學.砷對人體健康的危害［J］.微量元素與健康研究，2007，24(1)： 61-62.

［2］GB／T 5009.81-2003 不銹鋼食具容器衛生標準的分析方法［S］.

［3］蔣小良，扈艷紅，黃鈞，等.微型氫化物發生-原子吸收光譜法測定皮革中痕量砷［J］.西部皮革，2011，33(2)： 47-50.

［4］孫漢文，劉曉莉.懸浮進樣-氫化物發生原子吸收法直接測定面粉中的微量砷［J］.食品科學，2009，30(6)： 160-162.

［5］江志剛.氫化物-原子熒光法測定糧食中的砷［J］.分析測試學報，1999，18(1)： 58-60.

［6］黃剛，龐晉山，宋傳旺.氫化物發生-原子熒光光譜法測定不銹鋼食具容器砷遷移量［J］.食品與機械，2007，23(6)： 87-89.

［7］董建明，姚永青，劉青峰.微波消解樣品-原子熒光光譜法同時測定海苔中砷和汞［J］.理化檢驗：化學分冊，2008，44(6)：548-549.

［8］彭曉俊，黃剛，龐晉山，等.氫化物發生-原子熒光光譜法同時測定陳皮中砷和汞［J］.理化檢驗：化學分冊，2009，45(2)：173-174.

［9］焦淑婷，姚利華，苗現林，等.快速測定水中砷的石墨爐原子吸收光譜法［J］.環境與健康雜志，2003，20(3)： 170-171.

［10］譚鐳，呂昊，詹雁，等.微波消解-ICP-MS法測定金銀花和白芷中 5 種有害重金屬元素［J］.中國測試，2009，35(6)： 78-80.

［11］龐晉山，黃剛，宋傳旺. ICP-AES、HG-AFS聯用測定不銹鋼食具容器鉻、鎳、鎘、鉛、砷遷移量［J］.檢驗檢疫科學,2007，17(增刊 )： 64-66.

［12］陳登云，荊淼，王小如，等.應用ICP-MS技術快速直接檢測石腦油中的 Pb、Hg、As［J］.分析測試學報，2006，25(6)： 101-103.

［13］蔣小良，賈長生，葉林，等.冷蒸氣發生-原子吸收光譜法測定日用陶瓷浸泡液中痕量鎘［J］.巖礦測試，2009，28(5)： 431-434.

DETERMINATION OF ARSENIC IN STAINLESS STEEL FOOD CONTAINERS BY HG-AAS

Jiang Xiaoliang，Wang Jiequan，Huang Jun，Ye Lin，Su Shutan
（Jiangmen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Jiangmen 529000，China）

Ai Xiaojun
（Gold Geological Institute of CAPF, Langfang 065000, China)

Trace arsenic eroded from stainless steel food containers was determined by hydride generation atomic absorption spectrometry. The influences of flow velocity of carrier gases，concentration of NaBH4(sodium boron hydride), volume of 5% L-ascorbic acid and 5% thiourea，acidity and interference of coexisting ion were tested. Recovery obtained by standard addition method on samples were in the range of 95.8%-106.2%. The relative standard deviation of determination results was not more than 2.8%，and the detection limit was 0.12 μg／L. The method is suitable for the determination of trace arsenic in stainless steel food containers.

hydride generation，stainless steel food containers，eroded，arsenic

2011-08-22