石墨炉原子吸收光谱法测定醋纤丝束中的砷和铅

李文璟，张修华，张胜华，沈 军，曾 强，王 惠，梁 琴

(湖北中烟质量控制检测分析中心，湖北 武汉 430051)

近年来，随着人们环保意识的不断增强，食品、化工等行业辅助材料中重金属残留问题越来越受到重视。许多国家相继规定了各种辅助材料中重金属的最高限量。

醋酸纤维，又名醋片，可用于制造纺织品、片基、塑料制品等，应用广泛。但由于其生产过程中有害介质多、流程长，致使醋酸纤维中含有一定量的砷和铅[1]，砷可使人类致癌[2]，铅是具有蓄积性的有毒元素，对人体毒害很大，会对神经系统、造血器官和肾脏造成损害[3]。虽然王艳等[4]曾对醋酸纤维中的汞进行了测定，但有关醋酸纤维丝束(醋纤丝束)中砷和铅的标准测定方法尚未见报道。作者采用微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定醋纤丝束中砷和铅的含量，旨在为建立这类材料中砷和铅的标准分析方法提供参考。

1 实验

1.1 材料、试剂与仪器

醋纤丝束，剪碎，混合均匀。

1 mg·mL-1砷标准储备液、1 mg·mL-1铅标准储备液，国家标准物质研究中心；65% HNO3(优级纯)；30% H2O2(优级纯)；99.999%氩气，武汉明辉特种气体有限公司；10 g·L-1磷酸二氢铵溶液；1 g·L-1硝酸钯溶液；1 g·L-1硝酸镁溶液；其它试剂均为分析纯。

AAS300型原子吸收光谱仪，美国Perkin-Elmer有限公司；砷-无极放电灯、铅-空心阴极灯，北京曙光明电子光源仪器有限公司；ETHOS1型微波消解仪，意大利Milestone公司；ED36型智能赶酸系统，北京莱博泰科仪器有限公司； ASW2型超纯水系统，重庆艾科浦科技有限公司。

1.2 醋纤丝束样品预处理

准确称取(0.2±0.001)g醋纤丝束样品置于聚四氟乙烯溶样杯中，加入5 mL 65% HNO3、2 mL 30% H2O2，充分混合后放入智能赶酸系统中100℃预加热0.5 h，冷却至室温，放入消解罐，盖上内盖，置于微波消解仪转盘上，按设定程序(表1)进行消解。

表1 醋纤丝束微波消解程序

消解完毕后取出，冷却30 min，打开罐盖，取出溶样杯，用少量去离子水吹洗溶样杯盖子和杯壁，在智能赶酸系统上赶酸至约1～2 mL，冷却，将溶液移入容量瓶中，用去离子水定容至25 mL，待测。同法进行空白实验。

1.3 标准溶液的配制

砷标准溶液的配制：取1 mL 1 mg·mL-1的砷标准储备液至250 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到4 mg·L-1的砷溶液。再取1 mL 4 mg·L-1的砷溶液至100 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到40 μg·L-1的砷标准使用液，采用原子吸收仪自动稀释，分别得到2 μg·L-1、4 μg·L-1、8 μg·L-1、10 μg·L-1、12 μg·L-1的砷标准溶液。

铅标准溶液的配制：取1 mL 1 mg·mL-1的铅标准储备液至1000 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到1 mg·L-1的铅溶液。再取5 mL 1 mg·L-1的铅溶液至100 mL的容量瓶中，用1%的HNO3定容，得到50 μg·L-1的铅标准使用液，采用原子吸收仪自动稀释，分别得到10 μg·L-1、20 μg·L-1、30 μg·L-1、40 μg·L-1、50 μg·L-1的铅标准溶液。

1.4 方法

对微波消解液、基体改进剂、灰化温度等操作条件进行探索，再按最终确定的原子吸收光谱仪测试条件对预处理后的醋纤丝束样品中砷、铅含量进行测定。

2 结果与讨论

2.1 操作条件的确定

2.1.1 微波消解液的选择

样品经微波消解后应为无色或淡黄色澄清透明液体，为防止待测元素的流失，考察了HNO3、HNO3-H2O2、HNO3-HClO3、HNO3-HCl和HNO3-H2SO4消解样品的效果。结果发现，HNO3-H2O2和HNO3-HClO3的消解效果较好。考虑到HClO3的氧化性很强，若有机物遇HClO3，会立刻燃烧甚至爆炸。故采用反应相对平稳的HNO3-H2O2来消解样品。最终确定5 mL HNO3+2 mL H2O2混合酸为微波消解液。

2.1.2 基体改进剂的选择

砷是易挥发物质，用石墨炉原子吸收光谱法测砷时，若不加入基体改进剂，灰化温度低，会产生严重的背景吸收。钯和镍的加入均可提高灰化温度，增强信号的吸收，但加入钯后检测的灵敏度比加入镍后的灵敏度要高。参照文献[5]，采用5 μL硝酸钯溶液+3 μL硝酸镁溶液作为测砷基体改进剂。

不同基体改进剂对不同基体样品的基体改进作用和机理不同。参照文献[6]，选择5 μL磷酸二氢铵溶液+3 μL硝酸镁溶液作为测铅基体改进剂，提高了灰化温度，从而减少铅吸收峰拖尾现象，还能去除样品中的干扰物质，使测定结果更为准确。

最终确定的石墨炉原子吸收光谱法实验操作条件见表2。

表2 原子吸收光谱仪测试条件

2.1.3 灰化温度的选择

以硝酸钯+硝酸镁作为测砷基体改进剂、灰化温度为1300℃时提高吸光值的效果最佳。以磷酸二氢铵溶液+硝酸镁作为测铅基体改进剂、灰化温度为900℃时可有效扣除背景的干扰，吸光值达到最佳。

2.2 标准曲线的绘制

在表2条件下，应用石墨炉原子吸收光谱法测定系列砷和铅标准溶液的吸光度，以吸光度A为纵坐标、标准溶液As和Pb的质量浓度(c)为横坐标绘制标准曲线，拟合得到砷、铅的线性回归方程分别为A=100.9922c-7.7886、A′=0.0064c′-0.017，相关系数分别为0.9991、0.9989，表明线性关系良好。

此外，重复测定空白样品10次，求其标准偏差，以标准偏差的3倍对应的含量作为该元素的检出限。测得砷、铅的检出限分别为0.450 μg·L-1和0.799 μg·L-1。

2.3 加标回收率测定

在样品中加入10 μg·L-1、20 μg·L-1的砷、铅标准溶液(经换算，实际添加量为2.5 μg·L-1和5.0 μg·L-1)，经微波消解后各测定5次，结果见表3。

从表3可知，砷的回收率为86.8%～99.6%、平均回收率为94.7%，铅的回收率为92.0%～99.4%、平均回收率为96.4%。表明该方法砷和铅的回收率均较高。

表3 As、Pb的回收率测试结果/μg·L-1

2.4 样品测定

依据表2条件对10种醋纤丝束中砷和铅的含量进行测定，结果见表4。

表4 10种醋纤丝束中砷和铅的含量测定结果

从表4可以看出，10种醋纤丝束样品中砷的含量在0.20～0.33 mg·kg-1、铅的含量在0.22～0.57 mg·kg-1之间，均低于1 mg·kg-1。对样品进行10次平行测定，砷、铅的RSD分别为3.15%和2.79%，表明该方法具有较好的重复性。

3 结论

建立了一种微波消解-石墨炉原子吸收光谱法定量检测醋纤丝束中砷和铅含量的分析方法。结果表明：对于砷元素和铅元素，相关系数分别为0.9991、0.9989；定量检出限分别为0.450 μg·L-1、0.799 μg·L-1；回收率分别为86.8%～99.6%、92.0%～99.4%；采用该方法对10种醋纤丝束中砷和铅含量进行测定，砷和铅含量均低于1 mg·kg-1。该方法简便、快速、准确度高、重复性好，可用于醋纤丝束中砷、铅的批量测定。

[1] 韩云辉，孙兰成，宋继炯，等.接装纸中汞、砷、铅等8种元素的分析研究[J].中国烟草学报，2001，7(4)：1-6.

[2] 邓芙蓉，郭新彪.砷中毒易感性与基因多态性的关系研究进展[J].生态毒理学报，2006，1(3)：209-213.

[3] 吴永宁.现代食品安全科学[M].北京：化学工业出版社，2003：184-187.

[4] 王艳，姚孝元，李栋，等.卷烟滤嘴材料中汞、砷的HG-AFS测定[J].烟草化学，2007，(9)：41-45.

[5] 朱书秀，陆明华.微波消解-石墨炉原子吸收法测定香精香料中的砷、铅[J].烟草科技，2009，(4)：46-49.

[6] 毛志瑛.石墨炉法测定铅的基体改进剂的选择[J].干旱环境监测，2001，15(3)：139-142.