濕法消解-原子熒光法測(cè)定海產(chǎn)品總砷方法的改進(jìn)

陳基東

（欽州市疾病預(yù)防控制中心，廣西欽州 535000）

砷元素廣泛地存在于自然界，其化合物多有毒，無(wú)機(jī)砷毒性更大。砷與其化合物被運(yùn)用在農(nóng)藥、除草劑、殺蟲(chóng)劑等領(lǐng)域，這些污染物部分隨著水循環(huán)最終排放到海洋，導(dǎo)致海洋中的生物體內(nèi)造成不同程度的蓄積。而海產(chǎn)品中砷含量過(guò)高，可能會(huì)危害食用者的身體健康。因而，近年的食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)把砷列為必檢項(xiàng)目之一，目前食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》（GB 5009.11—2014）測(cè)定食品中總砷的方法有電感耦合等離子體質(zhì)譜法、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法和銀鹽法。鑒于ICP-MS普及率低和銀鹽法靈敏度低的問(wèn)題，最常用還是氫化物發(fā)生原子熒光光譜法，此法的樣品前處理方法有濕法消解和干灰化法，而植物性海產(chǎn)品不適合用干灰化法，且干灰化法的助熔劑容易引入更多的砷本底和其他雜質(zhì)。筆者根據(jù)多年的食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)工作，對(duì)濕法消解做出了一些改進(jìn)，使測(cè)定海產(chǎn)品中總砷的結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠[1]。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 儀器

原子熒光光度計(jì)，北京吉天AFS-8230；微波消解罐，美國(guó)CEM 55 mL；電熱板，萊博泰科EH45C；電熱消解儀，北京東航EHD-24。

1.1.2 試劑

硝酸（CR，德國(guó)默克）；高氯酸（GR，山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司）；硫酸（AR，西隴化工股份有限公司）；氫氧化鉀（AR，廣東光華科技股份有限公司）；硫脲（AR，廣東省化學(xué)試劑工程技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心）；硼氫化鉀（AR，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；抗壞血酸（AR，上海試四赫維化工有限公司）。砷單元素溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW08611，1 000 μg/mL，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院；扇貝成分分析標(biāo)準(zhǔn)物 質(zhì)GBW10024，（3.6±0.6）mg/kg，地 球 物 理 地 球 化學(xué)勘查研究所；螺旋藻成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10025，（0.22±0.03）mg/kg，地球物理地球化學(xué)勘查研究所。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 前處理方法

（1）濕法消解。稱(chēng)取適量樣品置于100 mL錐形瓶中，同時(shí)做空白和空白加標(biāo)，各加硝酸20 mL，高氯酸2 mL，硫酸1.25 mL，放置過(guò)夜。次日在錐形瓶中加入幾個(gè)玻珠，蓋上小漏斗，于電熱板上以100 ℃預(yù)消解0.5 h，升溫至130 ℃消解3 h，此過(guò)程反應(yīng)較激烈，并分解出大量的棕色氮氧化物氣體，注意反應(yīng)節(jié)奏，必要時(shí)從電熱板上取下稍冷，反應(yīng)平緩后再放回電熱板繼續(xù)消解，溫度提升至160 ℃繼續(xù)消解3 h，此過(guò)程若發(fā)生碳化現(xiàn)象需及時(shí)補(bǔ)加硝酸，確保無(wú)碳化現(xiàn)象發(fā)生后在此溫度下趕盡硝酸，再次將溫度升至180 ℃消解3 h，最后取下小漏斗將溫度升至260 ℃消解5 h[2]，此階段是有機(jī)砷轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)砷的關(guān)鍵階段，此時(shí)注意硫酸的損失情況，必要時(shí)沿著錐形瓶?jī)?nèi)壁用滴加的方式補(bǔ)充硫酸，消解完成后取下冷卻，加20 mL純水于電熱板上緩慢升溫至260 ℃，再度蒸發(fā)至冒硫酸白煙，各階段消解時(shí)間視樣品的反應(yīng)情況而定，可適當(dāng)延長(zhǎng)，消解完后冷卻至常溫，用純水將消解液轉(zhuǎn)入25 mL比色管，加入2 mL硫脲+抗壞血酸溶液，加水至刻度，混勻，放置30 min，待測(cè)[3]。

（2）改進(jìn)的濕法消解。稱(chēng)取適量樣品置于55 mL微波消解罐（美國(guó)CEM）中，同時(shí)做空白和空白加標(biāo)，各加硝酸10 mL，高氯酸1 mL，硫酸1.25 mL，蓋上小漏斗于電熱消解儀上以100 ℃預(yù)消解0.5 h，隨后升溫至120 ℃消解3 h，此過(guò)程反應(yīng)較激烈，并分解出大量的棕色氮氧化物氣體，注意反應(yīng)節(jié)奏，必要時(shí)從電熱消解儀上取下稍冷，反應(yīng)平緩后再放回電熱消解儀中繼續(xù)消解，將溫度再度提升至150 ℃消解3 h，此階段若發(fā)生碳化現(xiàn)象需及時(shí)補(bǔ)加硝酸，確保無(wú)碳化現(xiàn)象發(fā)生后在此溫度下趕盡硝酸，最后取下小漏斗，將溫度提高至190 ℃繼續(xù)消解5 h，此階段是有機(jī)砷轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)砷的關(guān)鍵階段，待高氯酸的白煙冒盡，消解完成后，取下消解罐冷卻后用純水將消解夜轉(zhuǎn)入25 mL比色管，加入2 mL硫脲+抗壞血酸溶液，加水至刻度，混勻，放置30 min，待測(cè)[4-5]。

1.2.2 原子熒光光度計(jì)工作條件

負(fù)高壓：260 V；燈電流：50 mA；載氣流量：300 mL/min；屏蔽氣流量：800 mL/min；原子化器高度：8 nm；延遲時(shí)間：1 s；讀數(shù)時(shí)間：10 s；測(cè)量方式：熒光強(qiáng)度；讀數(shù)方式：峰面積。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制（改為標(biāo)準(zhǔn)系列的配制）

取25 mL比色管6支，依次準(zhǔn)確加入1.00 μg/mL的砷標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00 mL、0.10 mL、0.25 mL、0.50 mL、1.5 mL和3.0 mL（分別相當(dāng)于砷濃度0.0 μg/L、4.0 μg/L、10 μg/L、20 μg/L、60 μg/L、120 μg/L），各加硫酸溶液12.5 mL，硫脲+抗壞血酸溶液2 mL，補(bǔ)加純水至刻度，混勻后放置30 min后測(cè)定。

1.2.4 實(shí)驗(yàn)步驟

打開(kāi)氣源，將分壓閥壓力調(diào)節(jié)為0.3 MPa，安裝好砷空心陰極燈后開(kāi)啟原子熒光光度計(jì)電源，點(diǎn)亮空心陰極燈，調(diào)節(jié)好原子化器高度，開(kāi)啟電腦，打開(kāi)原子熒光光度計(jì)工作站軟件，設(shè)置好儀器條件，點(diǎn)火預(yù)熱30 min以上，待儀器穩(wěn)定后，先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線，再對(duì)空白和樣品進(jìn)行測(cè)定[6]。方程Y=45.955X+50.934（r=0.999 6）。

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

在設(shè)定的測(cè)試條件下，標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，測(cè)試結(jié)果表明，砷濃度在0～120 μg/L線性關(guān)系良好，回歸

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)量結(jié)果

2.2 質(zhì)控品的檢測(cè)結(jié)果

對(duì)扇貝、螺旋藻分別用改進(jìn)前后的濕法消解對(duì)樣品進(jìn)行前處理后，按GB 5009.11—2014中氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在使用原子熒光光譜法測(cè)定海產(chǎn)品中總砷時(shí)，改進(jìn)后的濕法消解較標(biāo)準(zhǔn)方法的濕法消解，其結(jié)果更加接近標(biāo)準(zhǔn)值，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差也更小一些，即改進(jìn)后的濕法消解-原子熒光測(cè)定結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。

表2 濕法消解改進(jìn)前后原子熒光光譜法測(cè)定海產(chǎn)品總砷的結(jié)果（單位：mg/kg）

2.3 不同前處理對(duì)回收率的影響

把空白加標(biāo)和樣品一起經(jīng)過(guò)相同的消解程序后，與樣品一起按GB 5009.11—2014中氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，改進(jìn)前后的濕法消解對(duì)空白加標(biāo)的回收率均在90%以上，且沒(méi)有明顯的差異，結(jié)果滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，說(shuō)明兩種消解方法都不會(huì)造成明顯的砷損失。

表3 不同前處理的空白加標(biāo)回收率情況

2.4 結(jié)果驗(yàn)證

從市場(chǎng)上采購(gòu)了一些海產(chǎn)品，以改進(jìn)后的濕法消解對(duì)樣品進(jìn)行批量前處理，消解完后用原子熒光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定，樣品的檢測(cè)結(jié)果令人滿(mǎn)意，其結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同海產(chǎn)品總砷含量的測(cè)定結(jié)果（單位：mg/kg）

3 結(jié)論與討論

CEM微波消解罐的最高承受溫度為250 ℃，但在筆者的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在溫度達(dá)到200 ℃時(shí)，罐體受到彎折力時(shí)會(huì)有輕微變形現(xiàn)象，應(yīng)選擇最高消解溫度為190 ℃，而190 ℃已足以分解高氯酸，產(chǎn)生富氧環(huán)境，而且消解罐的管口小，罐體長(zhǎng)，有利于富氧環(huán)境的保持，有利于砷甜菜堿等有機(jī)砷化合物被混合酸分解轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)砷。

與標(biāo)準(zhǔn)方法的濕法消解相比，改進(jìn)后的濕法消解不但減小了硝酸等消解用酸的用量，縮短了消解時(shí)間。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)方法的濕法消解全過(guò)程，均需要人員值守隨時(shí)觀察消解情況，防止出現(xiàn)碳化、酸溢出和爆燃或爆炸等意外事故，而改進(jìn)后的濕法消解，只要在硝酸耗盡而無(wú)碳化現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，其后的消解程序無(wú)需人員值守，大大降低了實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

改進(jìn)后的濕法消解因減少了試劑用量，從而降低了可能由試劑帶入的本底，在縮短了消解時(shí)間的同時(shí)也降低了實(shí)驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而其測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可以作為日常檢測(cè)海產(chǎn)品中總砷的消解方法。