密閉消解HG-AFS法測定丹參植株中汞含量

李瑤佳，楊　超，胡曉榮

（成都理工大學材料與化學化工學院礦產資源化學四川省高等學校重點實驗室，四川成都610059）

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密閉消解HG-AFS法測定丹參植株中汞含量

李瑤佳，楊超，胡曉榮

（成都理工大學材料與化學化工學院礦產資源化學四川省高等學校重點實驗室，四川成都610059）

摘要：為評價中江丹參植株汞含量水平、了解汞的植株分布，采用HNO3-H2O2密閉消解、氫化物發生原子熒光法測定來自中江丹參種植基地的12個植株樣品中的汞含量。實驗優化還原反應條件，通過國家標準物質比較不同消解方法對測定結果的影響及驗證方法的準確度和可靠性，密閉消解獲得結果的準確度和精密度符合痕量分析要求。方法檢出限為0.12μg/L，相對標準偏差為7.8%，樣品加標回收率為81.0%～115.0%。丹參根中的汞含量未超過國家藥典標準（＜0.2mg/kg），部分莖和葉含量超標，植株汞含量分布為葉＞莖＞根。

關鍵詞：汞；丹參；密閉消解；原子熒光

0　引言

汞（Hg）是人體毒性微量元素，過量攝入汞會對人體神經、運動、腎臟、心血管、免疫和生殖等系統造成嚴重傷害[1]。近年來，由于工農業發展導致汞污染日益嚴重，一些產地中藥材汞含量增加或超標[2]。丹參（Salvia miltiorrhiza）的干燥根是一種傳統中藥材，廣泛用于心腦血管疾病的治療，市場需求量巨大。中江丹參是我國主源優質品種，采用農地間作栽種，可能受到來自土壤、農藥、化肥的汞污染。丹參植株地上部分生物量約占全草的67%，含有活性抗氧化的酚酸類物質，具有潛在應用價值[3]。了解丹參植株汞含量水平對于從源頭上控制丹參藥材和制劑的汞含量，開發地上部分潛在應用價值具有重要意義。

植物中汞含量較低，并且汞在樣品前處理過程中容易揮發損失，建立靈敏而準確的測定方法是評價丹參汞含量的基礎。氫化物發生-原子熒光光譜法（HG-AFS）因具有靈敏度高、線性范圍寬、準確度高、精密度好、儀器操作方便等特點而用于汞的測定。本文分別采用敞開電熱板加熱[4]、高壓罐密閉烘箱加熱[5]和密閉微波加熱[6]3種消解方法處理國家標準物質柑橘葉（GSB-11），優化HG-AFS法[7-8]的儀器工作條件和汞還原條件，對比不同消解方法對植物樣品汞含量測定的影響。

1　實驗部分

1.1儀器與材料

AFS-3000型雙道原子熒光光度計（北京海光儀器公司）；汞編碼空心陰極燈（北京有色金屬研究總院）；ETHOS A微波消解儀（意大利Milestone公司），工作條件為功率1000 W，10min內將溫度從室溫升至165℃，保持15min，斷電20min后取出消解罐。

汞標準溶液1000μg/mL（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；國家標準物質柑橘葉GBW10020 （GSB-11，汞含量（0.150±0.002）mg/kg）。濃HCl，濃HNO3、濃H2SO4為優級純；NaBH4、NaOH、H2O2為分析純；實驗用水為二次去離子水；所有玻璃器皿用20% （ν：ν，下同）的HNO3浸泡24h后依次用自來水和二次去離子水洗凈。

丹參植株采挖于四川省中江縣丹參種植基地不同區域的田塊，每個樣品分揀為根、莖、葉，依次用自來水和去離子水洗凈，60℃烘干粉碎后過60目篩。

1.2儀器工作條件

燈電流20mA；負高壓260V；原子化器高度8mm；載氣流量400mL/min；屏蔽氣流量800mL/min；讀數時間10 s；延遲時間1.5 s；測量方式為標準曲線法；讀數方式為讀取峰面積；載流5% HNO3（ν：ν，下同）；還原劑0.5g/L NaBH4溶液（5g/L NaOH）。

1.3樣品消解方法

電熱板濕法消解：稱取0.5000g樣品于50mL燒杯中，加入10mL體積比為4：1的HNO3（濃）+HClO4（濃）混合酸，蓋上表面皿放置過夜；次日控制電熱板溫度為130～140℃加熱，觀察樣品消解程度，適量補充混合酸。待溶液清亮時取下冷卻至室溫，用5% HNO3定量轉入25mL容量瓶中，隨帶試劑空白。

水浴消解：稱取0.5000g樣品于25mL比色管中，用少量水濕潤，加入HCl（濃）+HNO3（濃）體積比為3：1的新配王水10mL，加蓋虛掩，于沸水水浴中加熱4h，期間每隔15min搖動1次。取下冷卻后用去離子水定容至25mL，待溶液澄清后上機測定，隨帶試劑空白。

高壓罐密閉消解：稱取0.5000g樣品于聚四氟乙烯內膽中，加入5mL濃HNO3，加蓋虛掩，放置過夜。次日再加入1mL H2O2，將內膽放入不銹鋼外套中，旋緊后置于電烘箱內。烘箱溫度從室溫上升到100℃后保持1h，使內膽均勻膨脹，然后將溫度調至130℃加熱6 h。取出冷卻至室溫，用5% HNO3定量轉入25mL容量瓶中，隨帶試劑空白。

微波消解：稱取0.5000g樣品于微波消解罐中，加入5mL濃HNO3，浸泡1～2h后按照升溫程序進行消解。冷卻后取出內膽，用5% HNO3定量轉入25mL容量瓶中，隨帶試劑空白。

2　結果與討論

2.1化學反應條件的優化

2.1.1載流硝酸濃度的選擇

固定NaBH4質量濃度為0.5g/L，試驗了1%～9% （ν：ν）的載流HNO3對汞標準溶液（4μg/L）和空白溶液熒光強度的影響，結果見圖1。隨著HNO3體積分數的增加，汞標準溶液和HNO3空白溶液的熒光強度都增加，當HNO3達到5%時汞標準溶液熒光強度達到最大，隨后下降；原因是隨著酸度的增加，NaBH4分解速度加快，產生的過多氫氣稀釋了汞原子蒸氣的濃度。對于空白溶液來說，隨著酸度增加產生氫氣的量增加，氬氫焰強度增加，背景熒光強度也隨之增加。酸度太低汞離子還原不完全，靈敏度低；酸度太高產生過多氫氣稀釋汞原子蒸氣濃度并且增加背景熒光值，故選擇5%的HNO3作為載流。

2.1.2還原劑濃度的選擇

固定載流HNO3體積分數為5%，試驗了0.3～3.0g/L 的NaBH4對汞標準溶液（4 μg/L）和空白溶液熒光強度的影響，結果見圖2。隨著NaBH4質量濃度的增加，汞標準溶液和空白溶液的熒光強度都增加，當NaBH4達到0.5g/L時，標準溶液熒光強度達到最大。還原劑濃度太低，還原能力弱，靈敏度低；濃度太高，會產生大量氫氣稀釋汞原子蒸氣的濃度，靈敏度也會降低；大量氫氣的產生也增加了背景熒光值。因此，選擇0.5g/L的NaBH4作為還原劑。

2.2汞的記憶效應

由于玻璃管路表面硅醇基的離子化，硅氧離子容易與汞離子形成較穩定的化學鍵而吸附汞離子；聚乙烯管在壓制過程中，表面的部分共價鍵斷裂或扭曲產生帶電荷的不飽和碳原子，極性碳原子與汞離子結合也可吸附汞離子。因此，汞溶液在經過儀器進樣管路時會被部分吸附。實驗比較了連續測定10次4，8 μg/L汞標準溶液和5% HNO3空白溶液的熒光強度變化，結果如圖3所示。標準溶液的熒光強度隨著測定次數的增加而增加，當達到吸附平衡后穩定。4μg/L汞標準溶液第1～5次測定熒光強度連續增加，后一次相對于前一次分別增加1.04%～1.71%；8 μg/L汞標準溶液第1～7次測定熒光強度連續增加，后一次相對于前一次分別增加0.5%～2.91%。該現象表明，汞標準溶液流經儀器管路后發生了汞的吸附，后一次進樣管路吸附汞的量相對于前一次減少，從而熒光值逐漸增加，當達到吸附與解析平衡后熒光值趨于穩定。單次測量中由于管路吸附導致的熒光值減小百分比較小，引入誤差在痕量分析允許范圍之內。

圖1　載流HNO3體積分數對熒光強度的影響

圖2　還原劑NaBH4質量濃度對熒光強度的影響

圖3　汞的記憶效應

在測定了8 μg/L汞標準溶液后連續測定5% HNO3空白溶液，其熒光強度隨著測定次數增加逐漸降低，表明此時管路中吸附的汞由5% HNO3不斷帶出，當管路中吸附的汞降低到很少后達到空白溶液穩定的熒光背景值。從以上實驗和討論可以看出，如果測量了高濃度樣品后緊接著測量低濃度樣品會使實驗結果偏高，所以測量工作應從低濃度到高濃度順序進行，測量高濃度樣品后應增加儀器管路的清洗次數。

2.3線性范圍和檢出限

采用逐級稀釋法用5%的HNO3配制2.0，4.0，6.0，8.0，10.0μg/L汞標準系列。按1.2節方法測定，曲線方程I=357.230c+3.932，線性相關系數r=0.9996。汞在0.0～10.0 μg/L之間與熒光強度呈良好的線性關系，雖然更高質量濃度的汞與熒光強度之間仍保持良好的線性關系，但高質量濃度的汞容易在儀器管路中吸附殘留，對于植物樣品中較低含量汞的測定，工作曲線汞質量濃度上限應選擇10.0μg/L即可。以11個空白試劑熒光值標準偏差的3倍對應質量濃度作為分析方法定性檢出限（D=3S/K），即0.12μg/L；以11個空白試劑熒光值標準偏差的10倍對應質量濃度作為分析方法定量檢出限（D=10 S/K），即0.40μg/L。

2.4不同方法消解標準物質結果對比

表1　不同消解方法的準確度和精密度（BZ_31_1318_1355_1350_1417±s，n=6）

采用敞開和密閉消解方法分別平行處理6份柑橘葉標準物質，汞含量測定結果見表1。雖然嚴格控制電熱板溫度低于140℃，汞的損失仍然很嚴重，測定結果回收率低（43.7%～82.0%）、波動性大（RSD= 21.3%）。采用王水水浴消解，測定結果回收率增加（80.7%～105.3%）、波動性減小（RSD=10.4%），但是樣品纖維素消解不完全，對于纖維素含量高的植物樣品，可能存在汞釋放不完全和纖維素的吸附作用而使測定結果偏低。高壓罐密閉消解和密閉微波消解試劑加入量小，消解完全，回收率和精密度均能達到痕量分析要求，樣品測定結果與標準值吻合。

2.5實際樣品加標回收率實驗

稱取丹參根1，2，3號樣品0.5000g，加入汞標準溶液并分別進行兩種密閉消解，定容至25mL測定加標回收率，結果如表2所示，回收率在81.0%～115.0%之間，方法結果可靠。

2.6樣品分析

采用高壓密閉消解方法測定12個丹參植株根莖葉中的汞含量，結果見表3。丹參根中的汞含量均未超過《中國藥典》[9]規定值（＜0.2 mg/kg），部分莖和葉中的汞含量超過規定值，丹參植株汞含量分布為葉＞莖＞根。

表2　密閉消解方法加標回收率數據

表3　丹參樣品中的汞含量（BZ_31_1318_1355_1350_1417±s，n=3）　mg/kg

3　結束語

本文采用標準物質對比了密閉消解和敞開消解的測定結果，密閉消解方法獲得結果的準確度、精密度和回收率均符合痕量分析要求。電熱板敞開消解試劑加入量大、空白值高、汞易揮發損失，不易獲得準確結果。儀器在測定過程中汞的記憶效應明顯，應該按由低到高濃度順序測定，測定高濃度溶液后應增加對儀器管路的清洗次數。分析實踐中，可根據樣品數量和工作效率要求選擇高壓密閉消解或微波消解。丹參根中汞含量遠低于地上部分，若開發利用需要考慮去除提取物中的汞。

參考文獻

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（編輯：徐柳）

Determination of mercury in Salvia miltiorrhiza by HG-AFS after closed digestion

LI Yaojia，YANG Chao，HU Xiaorong
（Mineral Resources Chemistry Key Laboratory of Sichuan Higher Education Institutions，College of Materials and Chemistry & Chemical Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

Abstract:In order to understand the mercury level and distribution in Salvia miltiorrhiza. The total mercury concentrations in the organs of the plant collected from 12 sites across Zhongjiang were determined by hydride generation atomic fluorescence spectrometry（HG-AFS）after HNO3-H2O2closed digestion. Reaction conditions of redox were optimized to obtain the highest sensitivity. The different analytical results of reference material digested by open and closed methods were compared. The accuracy，precision and recovery of closed digestion accorded with the requirements of trace analysis. The detection limit，relative standard deviation and recoveries rate of the method were 0.12 μg/L，7.8%，and 81.0%-115.0% respectively. Mercury content in root was lower than the regulated value of Chinese pharmacopoeia（＜0.2 mg/kg），but it in partial leaves and stems samples exceeded the value. Mercury distribution characteristics in salvia miltiorrhiza followed concentrations order of leaf＞stem＞root.

Keywords:mercury；Salvia miltiorrhiza；closed digestion；atomic fluorescence spectrometry

作者簡介：李瑤佳（1990-），女，四川西昌市人，碩士研究生，專業方向為分析化學。

基金項目：四川省自然科學基金項目（2015080003）

收稿日期：2015-08-03；收到修改稿日期：2015-10-09

doi：10.11857/j.issn.1674-5124.2016.01.011

文獻標志碼：A

文章編號：1674-5124（2016）01-0045-04