石墨爐原子吸收光譜法測定醋纖絲束中的砷和鉛

李文璟，張修華，張勝華，沈 軍，曾 強，王 惠，梁 琴

(湖北中煙質量控制檢測分析中心，湖北 武漢 430051)

近年來，隨著人們環保意識的不斷增強，食品、化工等行業輔助材料中重金屬殘留問題越來越受到重視。許多國家相繼規定了各種輔助材料中重金屬的最高限量。

醋酸纖維，又名醋片，可用于制造紡織品、片基、塑料制品等，應用廣泛。但由于其生產過程中有害介質多、流程長，致使醋酸纖維中含有一定量的砷和鉛[1]，砷可使人類致癌[2]，鉛是具有蓄積性的有毒元素，對人體毒害很大，會對神經系統、造血器官和腎臟造成損害[3]。雖然王艷等[4]曾對醋酸纖維中的汞進行了測定，但有關醋酸纖維絲束(醋纖絲束)中砷和鉛的標準測定方法尚未見報道。作者采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測定醋纖絲束中砷和鉛的含量，旨在為建立這類材料中砷和鉛的標準分析方法提供參考。

1 實驗

1.1 材料、試劑與儀器

醋纖絲束，剪碎，混合均勻。

1 mg·mL-1砷標準儲備液、1 mg·mL-1鉛標準儲備液，國家標準物質研究中心；65% HNO3(優級純)；30% H2O2(優級純)；99.999%氬氣，武漢明輝特種氣體有限公司；10 g·L-1磷酸二氫銨溶液；1 g·L-1硝酸鈀溶液；1 g·L-1硝酸鎂溶液；其它試劑均為分析純。

AAS300型原子吸收光譜儀，美國Perkin-Elmer有限公司；砷-無極放電燈、鉛-空心陰極燈，北京曙光明電子光源儀器有限公司；ETHOS1型微波消解儀，意大利Milestone公司；ED36型智能趕酸系統，北京萊博泰科儀器有限公司； ASW2型超純水系統，重慶艾科浦科技有限公司。

1.2 醋纖絲束樣品預處理

準確稱取(0.2±0.001)g醋纖絲束樣品置于聚四氟乙烯溶樣杯中，加入5 mL 65% HNO3、2 mL 30% H2O2，充分混合后放入智能趕酸系統中100℃預加熱0.5 h，冷卻至室溫，放入消解罐，蓋上內蓋，置于微波消解儀轉盤上，按設定程序(表1)進行消解。

表1 醋纖絲束微波消解程序

消解完畢后取出，冷卻30 min，打開罐蓋，取出溶樣杯，用少量去離子水吹洗溶樣杯蓋子和杯壁，在智能趕酸系統上趕酸至約1～2 mL，冷卻，將溶液移入容量瓶中，用去離子水定容至25 mL，待測。同法進行空白實驗。

1.3 標準溶液的配制

砷標準溶液的配制：取1 mL 1 mg·mL-1的砷標準儲備液至250 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到4 mg·L-1的砷溶液。再取1 mL 4 mg·L-1的砷溶液至100 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到40 μg·L-1的砷標準使用液，采用原子吸收儀自動稀釋，分別得到2 μg·L-1、4 μg·L-1、8 μg·L-1、10 μg·L-1、12 μg·L-1的砷標準溶液。

鉛標準溶液的配制：取1 mL 1 mg·mL-1的鉛標準儲備液至1000 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到1 mg·L-1的鉛溶液。再取5 mL 1 mg·L-1的鉛溶液至100 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到50 μg·L-1的鉛標準使用液，采用原子吸收儀自動稀釋，分別得到10 μg·L-1、20 μg·L-1、30 μg·L-1、40 μg·L-1、50 μg·L-1的鉛標準溶液。

1.4 方法

對微波消解液、基體改進劑、灰化溫度等操作條件進行探索，再按最終確定的原子吸收光譜儀測試條件對預處理后的醋纖絲束樣品中砷、鉛含量進行測定。

2 結果與討論

2.1 操作條件的確定

2.1.1 微波消解液的選擇

樣品經微波消解后應為無色或淡黃色澄清透明液體，為防止待測元素的流失，考察了HNO3、HNO3-H2O2、HNO3-HClO3、HNO3-HCl和HNO3-H2SO4消解樣品的效果。結果發現，HNO3-H2O2和HNO3-HClO3的消解效果較好。考慮到HClO3的氧化性很強，若有機物遇HClO3，會立刻燃燒甚至爆炸。故采用反應相對平穩的HNO3-H2O2來消解樣品。最終確定5 mL HNO3+2 mL H2O2混合酸為微波消解液。

2.1.2 基體改進劑的選擇

砷是易揮發物質，用石墨爐原子吸收光譜法測砷時，若不加入基體改進劑，灰化溫度低，會產生嚴重的背景吸收。鈀和鎳的加入均可提高灰化溫度，增強信號的吸收，但加入鈀后檢測的靈敏度比加入鎳后的靈敏度要高。參照文獻[5]，采用5 μL硝酸鈀溶液+3 μL硝酸鎂溶液作為測砷基體改進劑。

不同基體改進劑對不同基體樣品的基體改進作用和機理不同。參照文獻[6]，選擇5 μL磷酸二氫銨溶液+3 μL硝酸鎂溶液作為測鉛基體改進劑，提高了灰化溫度，從而減少鉛吸收峰拖尾現象，還能去除樣品中的干擾物質，使測定結果更為準確。

最終確定的石墨爐原子吸收光譜法實驗操作條件見表2。

表2 原子吸收光譜儀測試條件

2.1.3 灰化溫度的選擇

以硝酸鈀+硝酸鎂作為測砷基體改進劑、灰化溫度為1300℃時提高吸光值的效果最佳。以磷酸二氫銨溶液+硝酸鎂作為測鉛基體改進劑、灰化溫度為900℃時可有效扣除背景的干擾，吸光值達到最佳。

2.2 標準曲線的繪制

在表2條件下，應用石墨爐原子吸收光譜法測定系列砷和鉛標準溶液的吸光度，以吸光度A為縱坐標、標準溶液As和Pb的質量濃度(c)為橫坐標繪制標準曲線，擬合得到砷、鉛的線性回歸方程分別為A=100.9922c-7.7886、A′=0.0064c′-0.017，相關系數分別為0.9991、0.9989，表明線性關系良好。

此外，重復測定空白樣品10次，求其標準偏差，以標準偏差的3倍對應的含量作為該元素的檢出限。測得砷、鉛的檢出限分別為0.450 μg·L-1和0.799 μg·L-1。

2.3 加標回收率測定

在樣品中加入10 μg·L-1、20 μg·L-1的砷、鉛標準溶液(經換算，實際添加量為2.5 μg·L-1和5.0 μg·L-1)，經微波消解后各測定5次，結果見表3。

從表3可知，砷的回收率為86.8%～99.6%、平均回收率為94.7%，鉛的回收率為92.0%～99.4%、平均回收率為96.4%。表明該方法砷和鉛的回收率均較高。

表3 As、Pb的回收率測試結果/μg·L-1

2.4 樣品測定

依據表2條件對10種醋纖絲束中砷和鉛的含量進行測定，結果見表4。

表4 10種醋纖絲束中砷和鉛的含量測定結果

從表4可以看出，10種醋纖絲束樣品中砷的含量在0.20～0.33 mg·kg-1、鉛的含量在0.22～0.57 mg·kg-1之間，均低于1 mg·kg-1。對樣品進行10次平行測定，砷、鉛的RSD分別為3.15%和2.79%，表明該方法具有較好的重復性。

3 結論

建立了一種微波消解-石墨爐原子吸收光譜法定量檢測醋纖絲束中砷和鉛含量的分析方法。結果表明：對于砷元素和鉛元素，相關系數分別為0.9991、0.9989；定量檢出限分別為0.450 μg·L-1、0.799 μg·L-1；回收率分別為86.8%～99.6%、92.0%～99.4%；采用該方法對10種醋纖絲束中砷和鉛含量進行測定，砷和鉛含量均低于1 mg·kg-1。該方法簡便、快速、準確度高、重復性好，可用于醋纖絲束中砷、鉛的批量測定。

[1] 韓云輝，孫蘭成，宋繼炯，等.接裝紙中汞、砷、鉛等8種元素的分析研究[J].中國煙草學報，2001，7(4)：1-6.

[2] 鄧芙蓉，郭新彪.砷中毒易感性與基因多態性的關系研究進展[J].生態毒理學報，2006，1(3)：209-213.

[3] 吳永寧.現代食品安全科學[M].北京：化學工業出版社，2003：184-187.

[4] 王艷，姚孝元，李棟，等.卷煙濾嘴材料中汞、砷的HG-AFS測定[J].煙草化學，2007，(9)：41-45.

[5] 朱書秀，陸明華.微波消解-石墨爐原子吸收法測定香精香料中的砷、鉛[J].煙草科技，2009，(4)：46-49.

[6] 毛志瑛.石墨爐法測定鉛的基體改進劑的選擇[J].干旱環境監測，2001，15(3)：139-142.