尿中砷和锑的微波消解原子荧光光谱测定法

戴志英，杨梅桂通讯作者，叶青华

（江苏省南通市疾病预防控制中心，江苏 南通 226000）

尿是人的代谢产物，检测尿中有害因素能反映毒物在人体内的蓄积情况。重金属元素砷和锑是工作场中有害物质，尿砷常用国家标准检测方法是原子光谱法，尿锑常用国家标准检测方法是火焰原子吸收光谱法，新型光谱技术原子荧光光谱法具有原子吸收和原子发射光谱两种技术的优点，具有分析灵敏度高，干拢少，线性范围宽，可多元素同时分析等特点，是一种优良的痕量分析技术。因此，本文结合实际工作情况，研究了用微波消解样品，原子荧光光谱法同时测定尿中的砷和锑。该方法样品一次消解，同时进行样品预处理，操作简单，基体干扰少，检出限低，精密度和准确度符合分析要求，应用到实际工作中，结果令人满意。

1 材料与方法

1.1 材料 （1）仪器：AFS-9230双道原子荧光光度计，EXCEL全功能型微波化学工作台，DKQ-1000型智能控温电加热器，砷、锑特种空心阴极灯。（2）试剂：硝酸（优级纯）；盐酸（优级纯）；10 g/L的硼氢化钾溶液：称取 2 g氢氧化钾溶于900 mL的纯水中，待溶解完全后加入10 g硼氢化钾，溶解后用纯水定容至1000 mL，混匀，临用时现配；硫脲-抗坏血酸混合溶液：称取10.0 g硫脲于80 mL的纯水中，加热溶解，冷却后加入10.0 g的抗坏血酸，用纯水稀释至100 mL，混匀，临用时现配；100 μg/mL的砷标准储备液［GBW（E）080117］，100 μg/mL的锑标准储备液［GBW（E）080545］，砷、锑标准应用液：用移液管准确移取一定量的砷、锑标准储备液，用纯水逐级稀释成浓度为1 μg/mL的砷、锑标准混合液。

1.2 实验方法

1.2.1 混合标准溶液的制备 移取1.00 mL浓度为1 mg/L的砷、锑标准混合液于100 mL的容量瓶中，用少量水稀释后，加入5 mL浓盐酸，8 mL硫脲-抗坏血酸溶液，用纯水稀释至刻度，摇匀，此溶液浓度为10 μg/L。

1.2.2 样品处理 取均匀尿样2.5 mL置于消解内罐中，加入5 mL浓硝酸，盖好盖子，将消解内外罐固定置于微波消解炉中。微波消解方式采用从低到高梯度升温升压的方式，共6个步骤：第一步温度80oC，气压10 atm，保持时间2 min；第二步温度100oC，气压10 atm，保持时间2 min；第三步温度120oC，气压20 atm，保持时间2 min；第四步温度140oC，气压20 atm，保持时间2 min；第五步温度160oC，气压30 atm，保持时间2 min；第六步温度180oC，气压30 atm，保持时间2 min，消解完毕后，待罐内温度低于80oC时将内罐放到电加热器中，加5 mL纯水，150oC赶酸30 min。消解液冷却后，用纯水将微波消解液转移至25 mL容量瓶中，加入硫脲+抗坏血酸溶液2 mL，用纯水定容到刻度，混匀，同时做试剂空白试验。

1.2.3 分析测定 将混合标准溶液和样品溶夜放入自动进样器中，按表1设定好仪器参数，设置标准系列浓度1.00、3.00、5.00、7.00、10.00 μg/L，仪器首先自动稀释测出标准系列的浓度，接着测出样品浓度，以浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标绘制标准曲线，计算待测样品浓度。

表1 仪器工作条件

2 结果

2.1 样品消解方式的选择 目前消解除去试样中有机成分的方法很多，有湿法消解法、干灰化法和微波消解法，样品前处理是检测过程的关键步骤，处理得好坏将直接影响到检测结果的准确度和精密度，微波消解是近几年来发展起来的样品前处理方法，比其他方法所用的试剂少，更快，更安全，且在密闭容器中进行不易造成待测元素流失，所以本文选择微波消解法。

2.2 仪器条件的选择

2.2.1 负高压的选择 负高压是加于光电倍增管两端的电压，在一定范围内负高压与荧光强度成正比，负高压越大，砷、锑的荧光强度随之增大，负高压过大会影响灯的使用寿命，因此，在满足分析要求的前题下，尽量不要将负高压设置太高，本文选择了负高压270 V，可满足分析要求。

2.2.2 灯电流的选择 灯电流的大小与荧光强度有一定的关系，在一定范围内灯电流增加荧光强度增大，但灯电流过大，噪声会增大，灯电流大会影响灯的寿命。通过实验，本文选择砷灯电流为60 mA，锑灯电流为80 mA。

表2 11份空白溶液的荧光强度及检出限

2.2.3 载气与屏蔽气流量的选择 氢化反应产生的氢化物在载气的推动下进入石英炉，过快的载气流速会冲稀原子浓度，过慢流速则难以迅速将氢化物带入石英炉，适当的屏蔽气流量可以隔绝外围空气，防止原子蒸气被空气氧化，本方法通过实验选择载气流量为400 mL/min，屏蔽气流量为800 mL/min。

2.3 反应条件的选择

2.3.1 酸介质和载流酸度 三价砷和三价锑和硼氢化钾的氢化反应在酸性介质中进行，有文献报道对于As、Hg、Sb、Pb、Se、Sn而言，以盐酸介质为最佳，砷、锑单独测定时，盐酸介质的酸度，砷为5%最好，锑为10%最好。为了有效清洗管道，防止交叉污染和“记忆”效应，选择盐酸5%作载流。

2.3.2 硼氢化钾-氢氧化钾浓度 硼氢化钾溶解在一定量的氢氧化钾溶液中，可以保证溶液的稳定性，试验结果表明，2-5 g/L的KOH能满足反应条件的要求。浓度过低硼氢化钾会分解，浓度过高会增加氧化还原反应的总体酸度，本文选择用2 g/L氢氧化钾溶液，以盐酸5%作载流，配制5-20 g/L的硼氢化钾溶液同时测定砷、锑标准溶液，结果表明硼氢化钾浓度在10-20 g/L范围信号稳定，灵敏度高。试验选择为10 g/L硼氢化钾质量浓度。

2.4 标准曲线及检出限 计算11份样品空白溶液的标准偏差，用3倍空白样品溶液荧光值的标准偏差除以标准曲线的斜率，计算出方法的检出限，砷的检出限为0.045 μg/L；锑的检出限为0.089 μg/L。选择砷、锑的线性范围为0-10 μg/L，砷、锑的线性回归方程为Y=280.7539*C-10.4999和Y=21.5408*C-2.6420（C单位：μg/L），相关系数分别为0.9999和0.9997。见表2。

2.5 方法的精密度试验 配制浓度分别为1.00 μg/L、5.00 μg/L、9.00 μg/L低、中、高三种砷、锑混合标准溶液，用本法对每种浓度连续测定6次，计算三个样的相对标准偏差：砷为0.78%-2.5%、锑为1.9%-2.8%，可以满足分析检测的要求。

2.6 方法的准确度试验 在尿样中加入不同浓度的砷、锑标准溶液，按上述方法测定加标回收率，结果见表3。

表3 加标样品测定结果及回收率（n=3）

3 讨论

原子荧光光谱法同时测定尿中的砷和锑，可以节省时间，具有简便快速的优点，锑是易挥发元素，选择微波消解法消化样品，在密闭容器中进行不易造成待测元素流失。建立的微波消解原子荧光光谱法同时测定尿中砷和锑的分析方法应用在实际工作中，检测时间短，灵敏度高，检出限较低，精密度和回收率好。