氫化物發生-原子熒光光譜儀測定水樣及大米粉中的砷

郝欣劉鑫劉金榮陳璐李賽男田融冰云環

(1. 北京海關技術中心，北京 100026；2.北京北分瑞利分析儀器(集團)有限責任公司，北京 100095)

1 前言

環境問題一直以來是世界各國普遍關注的焦點，隨著科學技術的發展，環境污染，尤其是重金屬污染問題也越來越嚴重，分析儀器的檢測能力也面臨著嚴峻考驗[1]。砷具有很高的毒性，并且大量存在于土壤、食品以及自然環境中[2-4]，因此對痕量砷的測定依然是持續備受關注的主題。原子熒光光譜分析[5-7]作為特殊的痕量分析技術，在光譜分析，尤其是重金屬元素的檢測分析中占重要地位。為適應檢測及時性的測試需求，原子熒光也在朝著小型化和現場快速測定的方向發展[8，9]。

本實驗考察了便攜式原子熒光光譜儀對水樣及食品樣品中砷元素的測試能力，采用微波消解對食品樣品進行前處理，方法靈敏度高，重復性好，測試結果可靠，可以滿足水樣及大米樣品中砷的測定需要。

2 實驗部分

2.1 儀器與設備

PAF-1100型便攜式原子熒光光譜儀，北京北分瑞利分析儀器(集團)有限責任公司；砷空心陰極燈，北京有色金屬研究總院；CEM Mars6 高通量密閉微波消解系統。

2.2 標準溶液與試劑

鹽酸、硝酸、硼氫化鉀、氫氧化鉀、硫脲均為分析純。

硼氫化鉀溶液(10g/L)：稱取2g氫氧化鉀溶于約200mL去離子水中，加入10g硼氫化鉀并使其溶解，用去離子水稀釋至1000mL，搖勻(用時現配)。

硫脲溶液(100g/L)：稱取硫脲(分析純)10g，加入約50mL去離子水，低溫加熱溶解，用去離子水稀釋至100mL，搖勻。

氨基磺酸(含有氨基磺酸0.25g/個)及硼氫化鉀壓片(含有硼氫化鉀0.1g/個)，北京北分瑞利分析儀器(集團)有限責任公司；單元素砷標準溶液(1000μg/mL)，中國計量科學研究院；環境標準樣品水質砷(標準參考值34.8±2.9μg·L-1)，環境保護部標準樣品研究所；大米粉成分分析標準物質(砷標準參考值423±23 mg·kg-1)，國家糧食局科學研究院。

2.3 實驗方法

2.3.1大米樣品前處理(微波消解法)

準確稱取約0.4g大米粉標準物質，置于聚四氟乙烯消化罐中，加入6mL硝酸，常溫下放置預消解5h。采用梯度升溫進行微波消解處理至消化完全，升溫程序如表1所示。冷卻后，放在電熱板上加熱消解，冷卻后用10%的鹽酸溶液轉移至25mL容量瓶中，加入2.5mL10%的硫脲，用10%的鹽酸定容，同時制備兩組樣品空白。

表1 微波消解程序

2.3.2標準曲線的繪制

將單元素砷標準溶液(1000μg/mL)逐級稀釋至1μg/mL 配成砷標準使用溶液分別移取1μg/mL的砷標準使用溶液0.00、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00mL于100mL容量瓶中，分別加入10mL 10%的硫脲，用10%的鹽酸定容到100mL，配置的標準曲線濃度為0μg/L、1μg/L、2μg/L、5 μg/L、10μg/L、20μg/L。

2.3.3儀器工作條件

優化實驗后得到最佳的測試條件，見表2。

表2 儀器測試條件

2.3.4現場測試標準水樣中的砷

在實驗外，使用提供的酸及硼氫化鉀壓片配制載流(氨基磺酸含量5%)及還原劑溶液(硼氫化鉀含量1%)，對水質樣品標準品(標準參考值34.8±2.9μg·L-1)進行戶外測試，每個樣品平行測定兩次，記錄其平均值。

3 結果與討論

3.1 微波消解條件選擇

參考標準NY/T 1099-2006中規定的微波消解法對食品標準樣品大米粉樣品進行微波消解處理，調整消解液成分及梯度升溫程序，使樣品消解盡可能完全。

3.2 酸度的選擇

相關文獻推薦[10-12]，當鹽酸濃度為10%時，砷的測試穩定性高，熒光強度大，因此選擇酸度為10%的鹽酸介質。

3.3 硼氫化鉀濃度的選擇

硼氫化鉀作為還原劑其濃度影響氫化物生成和形成，濃度太高或過低均會影響氬氫火焰的穩定性，從而影響檢測結果的重現性，根據國標及相關文獻[13]，本實驗中選擇濃度為1%的硼氫化鉀。

3.4 檢出限和線性范圍

在選定的儀器最佳工作條件下，測定并繪制標準曲線，在0.5～50μg/L范圍內線性關系良好，線性方程為y=30.188+72.946x，相關系數為0.9997。連續測定11次載流空白和標準溶液，以3倍載流空白的標準偏差除以標準曲線的斜率，計算得到檢出限為0.0391μg/L。

3.5 精密度測試

取10μg/L的標準溶液在最優儀器條件下平行測定7次，相對標準偏差為0.72%。

3.6 標準樣品中砷的測定

在選定的儀器條件下對經過微波消解處理的大米粉樣品及環境水樣標準物質進行測試，平行測定3次求平均值，測試結果如表3所示。

表3 標準樣品測試結果

3.7 標準水樣中砷的現場測定

在最優的儀器條件下對水質樣品標準品(標準參考值34.8±2.9μg·L-1)進行測試，測試結果如表4所示。

表4 標準水樣中砷的戶外測試結果

4 結論

采用便攜式原子熒光光譜檢測水樣及大米樣品中的砷元素，測定結果準確，儀器在室外條件下能夠對標準水樣中的砷元素進行現場測定，通過測定值與標準值的對比，表明其在戶外能夠對水環境樣品的進行現場測試，能夠滿足現場測試需要。