氢化物发生-原子荧光光谱仪测定水样及大米粉中的砷

郝欣刘鑫刘金荣陈璐李赛男田融冰云环

(1. 北京海关技术中心，北京 100026；2.北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司，北京 100095)

1 前言

环境问题一直以来是世界各国普遍关注的焦点，随着科学技术的发展，环境污染，尤其是重金属污染问题也越来越严重，分析仪器的检测能力也面临着严峻考验[1]。砷具有很高的毒性，并且大量存在于土壤、食品以及自然环境中[2-4]，因此对痕量砷的测定依然是持续备受关注的主题。原子荧光光谱分析[5-7]作为特殊的痕量分析技术，在光谱分析，尤其是重金属元素的检测分析中占重要地位。为适应检测及时性的测试需求，原子荧光也在朝着小型化和现场快速测定的方向发展[8，9]。

本实验考察了便携式原子荧光光谱仪对水样及食品样品中砷元素的测试能力，采用微波消解对食品样品进行前处理，方法灵敏度高，重复性好，测试结果可靠，可以满足水样及大米样品中砷的测定需要。

2 实验部分

2.1 仪器与设备

PAF-1100型便携式原子荧光光谱仪，北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司；砷空心阴极灯，北京有色金属研究总院；CEM Mars6 高通量密闭微波消解系统。

2.2 标准溶液与试剂

盐酸、硝酸、硼氢化钾、氢氧化钾、硫脲均为分析纯。

硼氢化钾溶液(10g/L)：称取2g氢氧化钾溶于约200mL去离子水中，加入10g硼氢化钾并使其溶解，用去离子水稀释至1000mL，摇匀(用时现配)。

硫脲溶液(100g/L)：称取硫脲(分析纯)10g，加入约50mL去离子水，低温加热溶解，用去离子水稀释至100mL，摇匀。

氨基磺酸(含有氨基磺酸0.25g/个)及硼氢化钾压片(含有硼氢化钾0.1g/个)，北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司；单元素砷标准溶液(1000μg/mL)，中国计量科学研究院；环境标准样品水质砷(标准参考值34.8±2.9μg·L-1)，环境保护部标准样品研究所；大米粉成分分析标准物质(砷标准参考值423±23 mg·kg-1)，国家粮食局科学研究院。

2.3 实验方法

2.3.1大米样品前处理(微波消解法)

准确称取约0.4g大米粉标准物质，置于聚四氟乙烯消化罐中，加入6mL硝酸，常温下放置预消解5h。采用梯度升温进行微波消解处理至消化完全，升温程序如表1所示。冷却后，放在电热板上加热消解，冷却后用10%的盐酸溶液转移至25mL容量瓶中，加入2.5mL10%的硫脲，用10%的盐酸定容，同时制备两组样品空白。

表1 微波消解程序

2.3.2标准曲线的绘制

将单元素砷标准溶液(1000μg/mL)逐级稀释至1μg/mL 配成砷标准使用溶液分别移取1μg/mL的砷标准使用溶液0.00、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00mL于100mL容量瓶中，分别加入10mL 10%的硫脲，用10%的盐酸定容到100mL，配置的标准曲线浓度为0μg/L、1μg/L、2μg/L、5 μg/L、10μg/L、20μg/L。

2.3.3仪器工作条件

优化实验后得到最佳的测试条件，见表2。

表2 仪器测试条件

2.3.4现场测试标准水样中的砷

在实验外，使用提供的酸及硼氢化钾压片配制载流(氨基磺酸含量5%)及还原剂溶液(硼氢化钾含量1%)，对水质样品标准品(标准参考值34.8±2.9μg·L-1)进行户外测试，每个样品平行测定两次，记录其平均值。

3 结果与讨论

3.1 微波消解条件选择

参考标准NY/T 1099-2006中规定的微波消解法对食品标准样品大米粉样品进行微波消解处理，调整消解液成分及梯度升温程序，使样品消解尽可能完全。

3.2 酸度的选择

相关文献推荐[10-12]，当盐酸浓度为10%时，砷的测试稳定性高，荧光强度大，因此选择酸度为10%的盐酸介质。

3.3 硼氢化钾浓度的选择

硼氢化钾作为还原剂其浓度影响氢化物生成和形成，浓度太高或过低均会影响氩氢火焰的稳定性，从而影响检测结果的重现性，根据国标及相关文献[13]，本实验中选择浓度为1%的硼氢化钾。

3.4 检出限和线性范围

在选定的仪器最佳工作条件下，测定并绘制标准曲线，在0.5～50μg/L范围内线性关系良好，线性方程为y=30.188+72.946x，相关系数为0.9997。连续测定11次载流空白和标准溶液，以3倍载流空白的标准偏差除以标准曲线的斜率，计算得到检出限为0.0391μg/L。

3.5 精密度测试

取10μg/L的标准溶液在最优仪器条件下平行测定7次，相对标准偏差为0.72%。

3.6 标准样品中砷的测定

在选定的仪器条件下对经过微波消解处理的大米粉样品及环境水样标准物质进行测试，平行测定3次求平均值，测试结果如表3所示。

表3 标准样品测试结果

3.7 标准水样中砷的现场测定

在最优的仪器条件下对水质样品标准品(标准参考值34.8±2.9μg·L-1)进行测试，测试结果如表4所示。

表4 标准水样中砷的户外测试结果

4 结论

采用便携式原子荧光光谱检测水样及大米样品中的砷元素，测定结果准确，仪器在室外条件下能够对标准水样中的砷元素进行现场测定，通过测定值与标准值的对比，表明其在户外能够对水环境样品的进行现场测试，能够满足现场测试需要。