微波消解-原子熒光光譜法四通道同時測定中草藥中砷、銻、鉍和汞元素含量

(1．北京吉天儀器有限公司，北京100015；2．中國科學院過程工程研究所，北京 100190)

1 前言

中藥在我國傳統醫療中發揮了巨大的作用，并且隨著近年的發展，也越來越受到國際上的重視。但因種植土壤、使用農藥、生產過程中的帶入等因素，中藥中含有砷、銻、鉍、汞、鉛、鎘等重金屬，重金屬對人體健康有危害。國際上對中藥中重金屬的含量有明確的規定，中國藥典中也規定了砷、汞、鉛、鎘等的限值[1]，因此，控制中草藥中重金屬的含量很有必要。

目前，中草藥中砷、銻、鉍、汞的測定方法主要有原子吸收光譜法[2]、原子熒光光譜法[3]、電感耦合等離子體質譜法[4]等。其中，原子熒光光譜法因其靈敏度好、重復性好、準確度高等優點而被廣泛使用。但是，目前文獻報告的采用原子熒光光譜法測中草藥中砷、銻、鉍、汞元素，一般都是單道測定或雙道測定[5-7]，還未發現四通道同時測定砷、銻、鉍、汞的報道。本研究采用微波消解前處理，原子熒光光譜法四通道同時測定草藥中砷、銻、鉍、汞4種元素。該方法操作簡單，準確可靠，且檢測效率高，為中草藥中重金屬元素含量的測定提供了較好的參考方法。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

Kylin-S18四通道雙光束原子熒光光度計(北京吉天儀器有限公司)；分析天平(十萬分之一)；粉碎機；微波消解儀；超純水儀。

砷單元素溶液標準物質(GBW(E)080117)、銻單元素溶液標準物質(GBW(E)080545)、鉍單元素溶液標準物質(GBW(E)080271)、汞單元素溶液標準物質(GBW(E)080124)，中國計量科學研究院；柑橘葉標準物質(GBW10020)、黃芪標準物質(GBW10028)，地球物理地球化學勘查研究所；硝酸、鹽酸，過氧化氫(30%)，氫氧化鉀，均為優級純；硫脲、抗壞血酸、硼氫化鉀，均為分析純。

樣品：藥店購買的三七、杜仲、柴胡、細辛、龍膽草、靈芝等。

還原劑：1.5%硼氫化鉀(溶于0.5%氫氧化鉀中)。

載流：5%鹽酸溶液。

2.2 實驗方法

2.2.1 儀器工作條件

負高壓270V，燈電流：砷主電流80mA，輔電流40mA；銻主電流80mA，輔電流40mA；鉍主電流80mA，輔電流40mA；汞主電流40mA，輔電流0mA；

載氣流量400 mL/min，屏蔽氣流量800mL/min，讀數時間12s，延遲時間2s；

汞燈雙光束扣光源漂移。

2.2.2 樣品的前處理

稱取標準物質或經粉碎的樣品0.3g，精確至0.0001g，置于微波消解罐中，加入硝酸5mL、過氧化氫1mL。微波消解程序如表1。消解完畢，待消解罐冷卻后打開，加入15mL水，加熱120℃趕酸，至5mL左右止。用少量水分3次沖洗消解罐，將溶液移至10mL比色管，加入1.0mL鹽酸溶液(1+1)，加入1.0mL10%的硫脲和10%的抗壞血酸混合溶液，用水稀釋定容至10mL，搖勻，預還原后測定As、Sb、Bi、Hg元素。同時做試劑空白試驗。

表1 微波消解條件

2.2.3 校準曲線的繪制

配制混合標準溶液，用5%鹽酸溶液稀釋，加入1%硫脲和抗壞血酸，砷、銻、鉍的質量濃度均為10ng/mL，汞的質量濃度為1ng/L，放置30min后，上機測定，儀器自動稀釋標準系列，建立標準曲線。砷、銻、鉍的質量濃度范圍在0.5ng/mL～10ng/mL，汞的質量濃度范圍在0.05ng/mL～1ng/mL。

3 結果與討論

3.1 消解條件的選擇

本實驗試用了微波消解和濕法消解兩種消解方法。實驗結果表明：兩種消解方法得到的As、Sb、Bi的結果基本一致，且回收率較好；微波消解得到的Hg的回收率也較好，但濕法消解得到的Hg的回收率較低，且重復性差。因此本實驗選用微波消解。消解完畢后趕酸時，加熱溫度不易過高，120℃比較合適。如果趕酸之前加入水，則趕酸至5mL左右即可，不可燒干，否則會影響Hg的回收率。

3.2 載氣流量與屏蔽氣流量的選擇

實測載氣與熒光強度的關系發現，載氣流量小時，氬氫火焰不穩定，測量的重復性差；載氣流量大時，原子蒸氣被稀釋，熒光強度降低。屏蔽氣流量小時，氬氫火焰肥大，熒光強度不穩定；屏蔽氣流量大時，氬氫火焰細長，靈敏度降低。實驗發現，測砷、銻、鉍時，最佳載氣流量為300～400mL/min，屏蔽氣流量為700～800mL/min；測汞時，最佳載氣流量為400mL/min左右，屏蔽氣流量為800mL/min左右。因此，在四通道同測時，為了各元素都能得到相對最佳指標，載氣流量選擇400mL/min，屏蔽氣流量選擇800mL/min。

3.3 雙光束扣光源漂移的選擇

眾所周知，汞燈需要預熱時間較長，且長期穩定性差，即長時間測量過程中仍存在漂移。Kylin-S18四通道雙光束原子熒光光度計具有雙光束扣燈漂移的功能，進行扣漂移效果對比實驗。如圖1所示，沒有扣漂移的情況下，0min～150min內，每隔30min，漂移率分別為12.55%、7.98%、4.28%、2.76%和2.43%；使用雙光束扣漂移后，漂移率分別降至-1.42%、-0.22%、-0.54%、0.35%和0.15%，由此可見，雙光束扣漂移可有效校正汞燈的漂移，因此實驗時選擇汞燈雙光束扣漂移。

圖1 汞燈扣漂移效果對比

3.4 原子化器溫度的選擇

原子化器溫度是指石英爐芯內的溫度，即預加熱溫度。當氫化物通過石英爐芯進入氬氫火焰原子化之前，適當的預加熱，可提高原子化效率、降低猝滅效應和氣相干擾，同時降低環境溫度的波動對測量的影響，可以使儀器更穩定。但原子化器溫度不易太高，否則容易產生記憶效應。實驗表明，4種元素的熒光強度與溫度的關系如圖2所示，砷元素在200°C～350°C較佳，銻的熒光強度隨著原子化器溫度的升高而升高，鉍的熒光強度隨著原子化器溫度的升高而降低，汞的熒光強度隨原子化器溫度變化不大。因此綜合考慮四通道同測時，使各元素條件相對最佳，實驗時原子化器溫度選擇200°C。

3.5 載流和還原劑濃度的選擇

實驗表明，載流選用3%～10%之間的鹽酸，對于砷、銻、鉍、汞的熒光強度無明顯差異，但鹽酸濃度過高浪費試劑，因此選擇5%的鹽酸作為載流。硼氫化鉀的濃度在1.0%～2.0%的范圍內，砷、銻、鉍的熒光強度和重復性較佳，汞的較佳濃度范圍為1.0%～1.5%，而且實驗表明，硼氫化鉀的濃度為1.5%時，砷、銻、鉍、汞四通道同測的熒光強度和重復性都較佳。因此，選擇1.5%的硼氫化鉀作為還原劑。

圖2 四種元素的熒光強度與原子化器溫度的關系

3.6 標準曲線及檢出限

按優化后的實驗條件，砷、銻、鉍、汞四通道同測，儀器自動稀釋標準系列，建立標準曲線，得到線性回歸方程和線性相關系數。連續測量11次空白值，按照檢出限公式：DL=3*SD/b計算檢出限，結果見表2。

表2 線性范圍、線性回歸方程、相關系數及檢出限

3.7 方法精密度

取制備好的樣品溶液重復測定7次，得到砷、銻、鉍、汞的RSD分別為0.58%、0.67%、0.54%和0.87%，實驗結果表明，儀器的精密度良好。

3.8 準確度

對柑橘葉標準物質GBW10020和黃芪標準物質GBW10028進行準確度測試，測定結果見表3，采用本方法測定的結果在標準物質的標稱范圍內，說明該方法的測定結果準確可靠。

表3 準確度結果表

3.9 加標回收

分別對三七和細辛樣品中的砷、銻、鉍、汞4種元素進行加標回收率實驗，分別做兩個平行樣，結果見表4。樣品加標回收率為90.8%～114.1%，加標回收率比較好。

表4 加標回收率結果表 ng/g

3.10 樣品測量

用該方法測定中草藥樣品，結果如表5。

表5 樣品測定結果表 ng/g

從表5中可以看出，所測的幾種中草藥中，砷和汞的含量均低于中國藥典中規定的砷和汞的限值(砷不得過2mg/kg，汞不得過0.2mg/kg)，銻和鉍的含量雖然在中國藥典和食品中均沒有規定限量值，但所測幾種中草藥中銻和鉍的含量均很低。

4 結論

研究了一種微波消解-原子熒光光譜法四通道同時測定中草藥中砷、銻、鉍和汞元素含量的方法，實驗結果表明，采用該方法可以準確地測定中草藥中砷、銻、鉍和汞元素含量。所測的幾種中草藥中砷、汞的含量均低于2015年版中國藥典規定的砷、汞的限量值，銻和鉍的含量也很低，這為中草藥的質量控制提供了參考。四通道同時測定四種元素，減少了試劑消耗，提高了分析效率，該方法值得推廣。