牧草表面氟和全氟测定方法的研究

邓万丽 赵玉婷 于鹏 祝贺鹏 贾成楠

(广电计量检测(沈阳)有限公司，辽宁 沈阳 110161)

氟是人体必需的微量元素之一，具有双阈值效应[1]。氟元素摄入不足会对人体器官和生理机能产生不良影响，摄入过量则会导致氟斑牙和氟骨病。20世纪90年代，世界卫生组织与国际粮农组织已将氟与铅、镉、汞等6种元素共同列入“人体可能必需，但有潜在毒性的微量元素”[2,3]。我国是世界上氟中毒流行最严重的国家之一[4,5]。随着工业化进程的逐渐加速，大气氟污染已成为我国环境介质中氟污染的主要来源之一。大气中的氟会随气流、降水向周围地区扩散而最终落到地面，被植物、土壤吸收或吸附。水中的氟随水流主要影响径流区的生物和土壤；而固体废弃物中的氟化物，其结构稳定对环境影响较小[6]。因此，可以认为大气中的氟对人类和其他生物的影响较大。植物叶片对大气中的氟具有一定的吸收和积累能力，其积累量常与大气中的氟含量成正相关。当积累量超过植物对氟的抗耐性时，植物的各项生理指标会发生改变，代谢失调发生病变，导致死亡[7]，因此分析植物叶片的氟含量，是检测大气氟污染，评价植物是否受氟伤害的有效手段之一。

氟污染中畜牧业所受的影响较大。在牧区，牧场周边的厂矿在生产中会释放含氟粉尘，粉尘在重力沉降作用或通过降水落到植物叶片表面和土壤中，通过叶片的呼吸作用和土壤的吸收作用在牧草体内积累[8]。牧草吸收过量的氟会影响其生长，并通过食物链影响食草动物；马、牛、羊等牲畜采食大量含氟牧草后，会引起慢性氟中毒，称为“长牙病”[9]。慢性氟中毒的牲畜精神欠佳，体态衰弱，牙齿发黑、过度磨损、釉质脱落、长短不齐，进食咀嚼困难，骨头酥脆，肋骨长有骨瘤。因此，测定牧区牧草的氟含量是检测牧区大气氟污染，评价牧草是否受氟伤害的有效手段之一。通过查阅文献及标准可知,牧草表面氟无相关国家标准，且其测定鲜有报道。牧草可作为饲料原料，采用GB/T 13083-2018 饲料中氟的测定离子选择性电极法来进行测定，具体方法为酸浸提法。但通过文献查询表明，酸浸提法浸提所得的氟离子可能仅为牧草表面的氟离子，而对于氟污染区的牧草其测定值未必能反映出其体内真实的氟含量，也就无法准确判断该地氟污染的真实状况。所以，牧草表面氟与全氟的测定均需进行进一步研究。

1 材料与方法

1.1 试验设计

1.1.1 样品前处理

1.1.1.1 表面氟样品处理

采集牧草样品时，准备好自封袋，将采集的牧草放入自封袋中，避免表面氟的损失。牧草取2kg，按照四分法，最终得到250g样品作为待测样品。表面氟测定的样品需要剪切为长约5cm。

1.1.1.2 全氟样品处理

采集牧草样品时，准备好自封袋，将采集的牧草放入自封袋中。牧草取2kg，按照四分法，最终得到250g样品作为待测样品。测定的样品分别风干、准备植物成分分析标准物质1～2个。在85±5℃鼓风干燥箱中烘干15min杀青，降温至60～70℃，烘干至易磨碎状态。稍冷后立即粉碎，分别研磨为20目、40目。

1.1.2 牧草表面氟

1.1.2.1 静置浸提

取3g(精确至0.01g)牧草，放入塑料量杯中，加入150mL纯水，分别静置浸提30min、1h、2h、3h、4h、5h、6h、8h，各处理进行10次平行测定。准确移取上述试验的一定体积的上清液，于50mL比色管中，加入10.0mL总离子强度调节缓冲溶液，用水定容值标线，混匀后，按与校准曲线建立相同的步骤测定饲料的电位响应值。

1.1.2.2 超声浸提

取3g(精确至0.01g)牧草，放入塑料量杯中，加入150mL纯水，超声浸提5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min，各处理进行10次平行测定。准确移取上述试验的一定体积的上清液，于50mL比色管中，加入10.0mL总离子强度调节缓冲溶液，用水定容值标线，混匀后，按与校准曲线建立相同的步骤测定饲料的电位响应值。

1.1.3 牧草全氟的测定

1.1.3.1 静置酸浸提

准确过称取20目、40目筛的牧草样品0.5g(精确0.0001g),置于50mL比色管中，加入盐酸溶液5.0mL，分别静置提取15min、30min、60min(不时轻轻摇动比色管，避免样品粘与瓶壁上)，提取后加总离子强度缓冲液25mL，定容，混匀，过滤后测定。各处理做10个平行。

1.1.3.2 超声浸提

准确过称取20目、40目筛的牧草样品0.5g(精确0.0001g),置于50mL比色管中，加入盐酸溶液5.0mL，提取5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min，提取后加总离子强度缓冲液25mL，定容，混匀，过滤后测定。各处理做10个平行。

1.1.3.3 灰化法

准确过称取40目筛的牧草样品0.2g(精确0.0001g)与镍坩埚中，加入2.0g氢氧化钠，加盖，放入马弗炉中。灰化后，用热水(80～90℃)溶解，全部转移至烧杯中，溶液冷却后转入50mL比色管中，缓慢加入5.0mL盐酸溶液，混匀，用水稀释至标线，摇匀，静置待测。提取后取一定体积的上述试剂加入50mL比色管中，加总离子强度缓冲液25mL，定容，混匀，过滤后测定。各处理做10个平行。

2 结果与分析

2.1 牧草表面氟

2.1.1 牧草表面氟(静置浸提)

图1为静置浸提下不同浸提时间下牧草表面氟的含量。浸提时间分别为30min、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h。由图1可知，牧草表面氟的含量随浸提时间的增加而增加。浸提30min和1h时，牧草表面氟的含量为3.52mg·kg-1和3.63mg·kg-1。而浸提时间为2～8h时，测得牧草表面氟的含量为3.98～4.13mg·kg-1。由上述结果可知，浸提30min和1h时，结果略低，而浸提3h后，所得结果有所增加。随浸提时间增加，结果并无显著增加(p<0.05)。

图1 不同浸提时间下牧草表面氟含量(静置浸提)

2.1.2 牧草表面氟(超声浸提)

图2 不同浸提时间下牧草表面氟含量(超声浸提)

图2为超声浸提下不同浸提时间下牧草表面氟的含量。试验考察浸提时间分别为5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min。由图2可知，牧草表面氟的含量随浸提时间的增加而增加。浸提5min和10min时，牧草表面氟的含量分别为3.74mg·kg-1和3.81mg·kg-1。而浸提时间为15～60min时，测得牧草表面氟的含量为3.96～4.04mg·kg-1。由上述结果可知，浸提5min和10min时，结果略低，而浸提15min后，所得结果有所增加。随浸提时间增加，结果并无显著增加(p<0.05)。

2.2 牧草全氟

2.2.1 牧草全氟(静置酸浸提)

图3为采用不同浸提时间下牧草全氟(静置酸浸提法)测定的含量。牧草的目数分别为20目和40目，浸提时间分别为15min、30min、60min。由图3可知，40目牧草的全氟含量均高于20目牧草的全氟含量，且2种目数牧草全氟的含量均随浸提时间的增加而增加。浸提15min时，20目和40目牧草全氟的含量分别为20.6mg·kg-1和24.2mg·kg-1；而浸提时间为30～60min时，20目和40目牧草全氟的的含量分别为28.4～30.6mg·kg-1、31.4～32.2mg·kg-1。由上述结果可知，浸提15min时，结果略低，而浸提30min后，所得结果有所增加。随浸提时间增加，结果并无显著增加(p<0.05)。

图3 不同浸提时间下牧草全氟含量(静置浸提)

2.2.2 牧草全氟(酸超声浸提)

图4为不同浸提时间下牧草全氟(超声酸浸提)测定的含量。牧草的目数分别为20目和40目，浸提时间分别为5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min。由图4可知，40目牧草的全氟含量均高于20目牧草的全氟含量，且2种目数牧草全氟的含量均随浸提时间的增加而增加。浸提5min时，20目和40目牧草全氟的含量分别为17.0mg·kg-1和21.2mg·kg-1；浸提10min时，分别为22.1mg·kg-1和28.0mg·kg-1；而浸提时间为30～60min时，20目和40目牧草全氟的的含量分别为26.9～30.3mg·kg-1、29.5～31.2mg·kg-1。由上述结果可知，浸提时间10min时，测定结果略低。而浸提15min后，所得结果有所增加。且随浸提时间增加，结果并无显著增加(p<0.05)。

图4 不同浸提时间下牧草全氟含量(超声浸提)

2.2.3 牧草全氟(灰化法)

上述试验以标准GB/T 13083-2018作为参照测定了牧草全氟，以盐酸作为浸提液。有研究表明，酸浸提法精密度较好，但通过文献查询，朗堃等研究表明通过结果数据比较分析，得到灰化法氟含量最高，酸提取次之，水提取和碱提取最低，说明灰化法前处理效果最好，酸提取次之，碱提取和水提取最差。酸浸提法浸提所得的氟离子可能仅为牧草内部分氟含量，而对于氟污染区的牧草其测定值未必能反映出其体内真实的氟含量，也就无法准确判断该地区氟污染的真实状况。

试验采用灰化法研究牧草全氟含量，以HJ 873-2017土壤水溶性氟化物和总氟化物的测定为参照依据。相对于土壤，植物更易灰化消解。因此，本试验为节省试验时间，分别于350℃、450℃、550℃ 3种温度条件下进行灰化，得出牧草全氟测定结果。结果表明，3种灰化温度所得测定结果均高于酸浸提结果，450℃、550℃灰化温度下所得结果略高于350℃，但3种结果间并无显著性差异(p<0.05)。

图5 不同浸提时间下牧草全氟含量(超声浸提)

3 结论

本试验采用浸提法和灰化法测定牧草表面氟和全氟的含量，通过比较不同牧草目数和浸提时间下测定结果间的差异，探讨牧草表面氟和全氟测定方法。所得结果如下。

3.1 牧草表面氟的测定

取一定质量牧草以纯水为浸提液静置浸提3h或超声浸提15min，测定所得结果可保证数据的准确性和精密度。

3.2 牧草全氟的测定

3.2.1 酸浸提法

取一定质量牧草以盐酸(1mol·L-1)为浸提液，静置浸提30min或超声浸提15min，测定所得结果可保证数据的准确性和精密度。

3.2.2 灰化法

取一定质量40目的牧草在450±10℃时进行灰化，测定所得结果可保证数据的准确性和精密度