卷烟中砷、铅、铬、镉、镍的石墨炉原子吸收测定

刘秀彩，陈 昱，郑捷琼，黄惠贞，梁 晖

（福建中烟工业公司技术中心，厦门 361022）

吸烟与健康问题已日益受到世界各国的关注。卷烟是一种特殊的食品，主要原料烟叶、卷烟辅助材料和加工过程都有可能引入一定量的重金属，这些重金属元素可能通过主流烟气进入人体中，对人体造成潜在的危害。《烟草控制框架公约》第 9款（烟草制品成分管制）规定：“缔约会议应与有关国际机构协商提出检测和测量烟草制品成分和燃烧释放物的指南以及对这些成分和释放物的管制指南。”砷（As）、铅（Pb）、铬（Cr）、镉（Cd）、镍（Ni）元素也被列在烟草制品的成分披露和管制名单中[1]。因此，准确测定卷烟中的重金属元素含量对于低危害卷烟的研发和提高卷烟的吸食安全性有重要意义。

目前，烟草中重金属含量的检测方法主要有柱前衍生富集的HPLC法[2]、ICP-AES法[3]、ICP-MS法[4]和原子吸收法[5]等。HPLC法样品前处理复杂、使用的化学试剂种类多，易引起化学干扰；ICP-AES法和ICP-MS法仪器昂贵、运行成本高，较难推广。而石墨炉原子吸收法具有灵敏度高、检出限低等优点[6-7]。因此，我们采用微波消解-石墨炉原子吸收法对卷烟中的重金属元素As、Pb、Cr、Cd、Ni的含量进行了测定，旨在建立一种准确性好、灵敏度高且操作简便的适合卷烟中痕量重金属元素的分析方法。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

选取 10种卷烟样品（均取自厦门市卷烟专卖零售商场）。10 mg/L的As、Pb、Cr、Cd、Ni标准溶液、10000 mg/L 硝酸钯基体改进剂、10 mg/L 硝酸镁、100000 mg/L磷酸二氢氨基体改进剂（美国PE公司）、65%（质量分数）硝酸、35%（质量分数）过氧化氢、36%～38%（质量分数）盐酸和48%～51%(质量分数)氢氟酸，（优级纯，德国MERCK公司）；氩气（纯度99.999%）；超纯水（电阻率≥800 kΩ）。

AA800原子吸收光谱仪（美国PE公司），配备THGA石墨炉；MARS-5微波消解仪（美国 CEM公司）、AT200电子分析天平[感量0.0001g，梅特勒托利多仪器（上海）有限公司]、DKQ-4型智能控温电加热器（上海微波化学科技有限公司）。

1.2 样品的处理条件

将样品烟支分为两段，分别置于微波消解罐中，加入6 mL 浓硝酸，静置5 min，再加入0.5 mL浓盐酸和0.5 mL氢氟酸，然后分批缓慢加入1 mL过氧化氢，室温下敞口放置15 min，盖上消解罐盖，置于微波消解仪中，按表1的升温程序进行微波消解。消解结束后，取出消解罐，冷却至室温，慢慢打开盖子，于130 ℃下加热赶酸至0.25 mL左右，转移至50 mL塑料容量瓶中，用超纯水反复洗涤消解罐，洗涤液一并加入容量瓶中，用超纯水定容、摇匀，得待测样品处理液。同时做试剂空白试验。

表1 微波消解升温程序Table1 Microwave digestion temperature program for the cigarette samples

1.3 样品的仪器分析条件

自动进样器吸取20 µL标准溶液，待测样品溶液和相应基体改进剂混合后进样，在石墨炉原子吸收光谱仪上分别测定各元素标准溶液、待测样品溶液和试剂空白的吸光度，采用纵向塞曼自动背景扣除，用线性最小二乘法拟合绘制标准曲线，根据标准曲线得到各元素含量，具体参数见表2。

2 结 果

2.1 灰化温度的选择

为选择适宜的灰化温度，取卷烟样品AA01为试验样品，保持其他条件不变，只改变灰化温度，观察其对As、Pb、Cr、Cd、Ni吸光度的影响，结果见图1。从中可以看出，灰化温度从900 ℃升高到1400 ℃时，As的吸光值逐渐升高，温度继续上升时，吸光值降低。由于灰化阶段的作用是去除样品中基体和其他共存组分而被测组分不产生损失的最高温度[8]，因此，选择1400℃作为As测定的灰化温度。同理，Pb、Cr、Cd、Ni的灰化温度分别选择为700、1300、600和1000 ℃。

2.2 原子化温度的选择

原子化阶段是通过热分解的作用将处于分子或离子状态的目标元素变成基态的自由原子[9]，因此，原子化温度直接影响被分析元素的原子化程度，从而影响检测结果。为选择适宜的原子化温度，在其他条件不变的情况下，考察了原子化温度对AA01卷烟样品 As、Pb、Cr、Cd、Ni吸光值的影响，结果见图2。可以看出，原子化温度从1850 ℃升高到2100 ℃时，石墨管中越来越多的As离子变成自由原子，从而使吸光值快速升高。当温度升到2100 ℃，吸光值达最大，且在此温度下吸收信号的峰形尖锐、平滑、对称。当温度继续上升时，过高的原子化温度使 As原子在石墨管中停留的时间过短便逸出，因而吸光值明显下降。因此，选择As的原子化温度为2100 ℃。同理，Pb、Cr、Cd、Ni的原子化温度分别选择为1750、2000、1300和2150 ℃。

表2 As、Pb、Cr、Cd、Ni的仪器分析条件Table2 Analytical conditions for As, Pb, Cr, Cd and Ni

图1 灰化温度对吸光度的影响Fig.1 The effect of pyrolysis temperature on absorbance

图2 原子化温度对吸光度的影响Fig.2 The effect of atomic temperature on absorbance

2.3 工作曲线和检出限

准确移取0.5 mL 10.0 µg/mL As标准贮备溶液，加入50 mL塑料容量瓶中，用l%硝酸定容，得100µg/L As标准溶液。再用1%硝酸稀释100 µg/L As标准溶液，就得到2、4、6、8、10 µg/L标准工作溶液。同理，采用同样方法分别得到 5、10、15、20、25 µg/L 的Pb、Cd标准工作溶液和4、8、12、16、20 µg/L的Cr、Ni标准工作溶液。以1%硝酸作校准空白，分别对系列标准溶液进行分析，并对其吸光值（y）与浓度（x）进行回归分析，得回归方程（表3）。将校准空白连续测定11次，取3倍标准偏差除以校准曲线斜率，得方法检出限（表3）。

为了验证方法的准确性和可靠性，在相同的实验条件下对灌木枝叶国家标准物质（GBW07602）进行了分析，所得结果列于表3。

表3 工作曲线、检出限和灌木枝叶标准物质测定值Table3 Calibration curve, detection limits and determination results of bush twigs and leaves certified reference material

2.4 回收率和精密度

2.4.1 回收率 在3个卷烟样品中，分别加入各元素不同浓度的标准溶液，分别进行微波消解、赶酸和石墨炉原子吸收光谱测定，并按照原含量、加标量和测定量计算回收率，结果见表 4。可以看出，As的回收率在 96.5%～99.0%，Pb在 97.7%～100.4%，Cr在 97.3%～104.0%，Cd在 99.7%～100.6%，Ni在101.7%～103.8%，能够满足卷烟中重金属元素的要求。

表4 As、Pb、Cr、Cd、Ni的回收率 µg/L,%Table4 Recovery rate of As, Pb, Cr, Cd and Ni

2.4.2 重复性 采用以上方法，对3个卷烟样品中的As、Pb、Cr、Cd、Ni含量进行6次平行测定（表5）。As、Pb、Cd、Cr、Ni的 RSD均小于5%，说明本方法具有较好的重复性。

表5 As、Pb、Cr、Cd、Ni测定的重复性 µg/L,%Table5 Repeatability of assay of As, Pb, Cr, Cd and Ni

2.5 部分卷烟样品中的重金属含量

采用以上方法测定10个牌号卷烟中的砷、铅、铬、镉、镍5种重金属元素的含量，结果见表6。可以看出，5 种元素含量 Pb＞Cd＞Ni＞Cr＞As，各元素的含量范围为 As：0.101～0.900 µg/支；Pb：1.258～2.119 µg/支；Cr：0.129～0.680 µg/支；Cd：0.616～2.012 µg/支；Ni：0.380～0.801 µg/支。

表6 卷烟样品中 As、Pb、Cr、Cd和Ni的含量 µg/支Table6 The analytical results of As, Pb, Cr, Cd and Ni contents in 10 cigarette samples

3 结 论

采用微波消解-石墨炉原子吸收光谱法能成功地测定卷烟中的As、Pb、Cr、Cd、Ni种有害元素，该方法精密度好、检出限低，适用于卷烟中这5种重金属元素的测定。

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