電感耦合等離子體發射光譜檢測煙葉樣品中的鈉鉀鈣鎂

(四川省煙草質量監督檢測站，成都 610041)

電感耦合等離子體發射光譜法(ICP-OES)具有靈敏度高、干擾少、線性范圍寬、分析速度快等特點，在測定顆粒物[1]、水體[2]、植物[3-5]、食品[6-8]、藥材[9-11]、材料[12，13]等介質中的無機元素中有極為廣泛的應用。近年來，煙草行業高度重視產品質量安全工作，以ICP-MS為基礎的檢測技術被廣泛運用于煙草及煙草制品中重金屬元素的檢測中，相關學者也以此方法研究了煙葉[14，15]、卷煙煙氣[16]、電子煙組件[17，18]中的各類元素。相較而言，以ICP-OES檢測煙葉中無機元素的報道相對較少。另據報道，高鈣、鎂處理可以有效提升煙草根系對鉀的吸收[19]，而當鉀不足時，鈉可以部分的替代鉀[20]，研究這4種元素對優化植煙施肥具有較強的現實意義。因此，本文以微波消解為前處理手段，以ICP-OES檢測煙葉中的鈉鉀鈣鎂四種元素，旨在為研究煙草中的大中量元素提供一種快速、穩定、準確的檢測方法，為進一步優化煙草平衡施肥提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

煙葉樣品為國家煙草質量監督檢驗中心提供的2019年“煙草中無機元素含量分析共同實驗”煙末樣品，分別為YC2019A001和YC2019B001；質控樣品為國家標準物質GBW07602(灌木枯枝)。

65%硝酸(HNO3)、30%過氧化氫(H2O2)(EMSURE，德國Merck公司)；Aglient多元素混合標準儲備液(5% HNO3為介質)，Na、K、Ca、Mg濃度為1000mg/L(美國Aglient公司)。

PE Optima 8000電感耦合等離子體發射光譜儀(美國Perkin Elmer公司)；MARS-Xpress微波消解儀(美國CEM公司)；電子天平(梅特勒AL204)，CASCADA超純水儀(美國PALL公司)。

1.2 分析方法

每個煙末樣品分別稱取6份，每份稱樣量為0.20g，同時稱取兩份質控樣品，稱樣量也為0.20g。稱取的樣品置于CEM微波消解罐中，加入5mL 65% HNO3和2mL 30% H2O2，經預消解30分鐘后進行微波消解，消解程序如表1所示。消解完后待冷卻至室溫，將樣品轉移至50mLPET醫療級塑料瓶中，用超純水沖洗消解罐和蓋子5次，沖洗液合并于PET瓶中，用超純水定容至刻度，充分搖晃混勻，即得到待測樣品溶液。

表1 消解程序

采用ICP-OES同時測定Na、K、Ca、Mg 4種元素，儀器工作參數和方法參數見表2。

表2 ICP-OES工作參數

2 結果與討論

2.1 干擾及消除

65%HNO3+ 30% H2O2的消解體系長期應用于煙末的微波消解中，其特點是氧化能力強，且本底值干凈，對檢測結果的影響較小。從本方法的實際檢測結果來看，樣品空白中Na為0.007mg/L、K、Ca、Mg均為0.000 mg/L，表明試劑和超純水對檢測結果的影響較小。

相關學者曾報道過的以ICP-MS檢測煙葉中的Ca、Mg、K等元素[14]，其干擾多來自于多原子、雙電荷、氧化物和基體效應等，同時測定時，元素間存在相互干擾情況(表3)。此外，煙草中Na、K、Ca、Mg的含量本身較高(0.04～5.15%)[20]，如果直接進樣，容易造成質譜強度響應超載。雖然通過增大稀釋倍數的方式可以在一定程度上較少基體效應，并使待測液達到質譜測定的濃度范圍，但同時也會對檢測的準確性造成了一定的影響。

表3 ICP-MS測定Na、K、Ca、Mg的干擾項(根據PE NeIon 300X)

與ICP-MS相比，ICP-OES的干擾主要為樣品的基體效應，如果徑向(Radial)和軸向(Axial)檢測結果較為一致，則基體效應可以忽略，若不一致，則用徑向模式進行檢測即可。此外，利用徑向和軸向兩種模式對樣品空白進行檢測，結果表明，軸向模式下，Na、K、Mg3個元素的樣品空白檢測值均顯著高于徑向模式，而通過標準曲線最高點(10mg/L)的強度對比來看，軸向模式響應強度遠高于徑向模式(表4)，在檢測高含量元素時容易導致強度飽和[2]，在進一步表明徑向模式干擾更小，檢測范圍更寬，更適用于上述元素檢測。

表4 徑向和軸向模式下Na、K、Ca、Mg樣品空白檢測值和10mg/L標曲點強度

2.2 線性范圍、檢出限

通過移取50、100、200、300、500μL的混合標準儲備液，以5%HNO3定容至50mL，配制得到1、2、4、6、10mg/L的標準溶液，經過ICP-OES測定，其線性回歸的相關系數r分別為Na：0.999878、K： 0.999909、Ca：0.999731、Mg：0.999918。取標準曲線最低點(1mg/L)重復進樣6次，以測定結果的3倍標準偏差計算方法的檢出限，4個元素的檢出限分別是：Na為0.013mg/L、K為0.013mg/L、Ca為0.014mg/L、Mg為0.005 mg/L。

2.3 精密度與準確性

對兩個不同的煙葉樣品各取6份，經過微波消解后上ICP-OES進行測定，結果顯示兩個樣品中Na、K、Ca、Mg相對標準偏差范圍為0.19～1.43%(表5)，表明方法精密度較高。同時稱取兩份國家標準物質GBW07602，經過微波消解后上ICP-OES進行測定，結果顯示Na、K、Ca、Mg4個元素均符合標準物質含量范圍要求，表明方法的準確性較高(表6)。

表5 ICP-OES檢測煙葉樣品中Na、K、Ca、Mg 的精密度(n=6)

表6 ICP-OES測定GBW07602中Na、K、Ca、Mg的結果 %

3 結論

通過微波消解+ICP-OES體系，建立了檢測煙葉樣品中Na、K、Ca、Mg4個元素的方法，該方法前處理簡單、干擾小、檢測時間短、檢出限低、精密度高、準確性好，適用于對4種元素的同時檢測。