氫化物原子熒光光譜法測定牛奶中砷和汞的含量(41號柴小敏) (1)

1、氫化物原子熒光光譜法同時測定生鮮乳中的砷和汞摘要：目的：運(yùn)用氫化物原子熒光光譜法以及微波消解技術(shù)測定生鮮乳中的砷和汞。方法：設(shè)定了詳細(xì)的微波消解步驟，成功的完成了生鮮乳中砷和汞的測定。樣品為農(nóng)業(yè)部奶及奶制品中心的生鮮乳，使用硝酸和過氧化氫消解樣品，達(dá)到了良好的消解效果。在酸性環(huán)境下，砷、汞可以反應(yīng)成氫化物，且能同時測定。結(jié)果：加標(biāo)回收率為90%-103%。結(jié)論：此方法具有高度的靈敏性，操作簡便快速，測定結(jié)果精確可靠，檢測結(jié)果和國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)相統(tǒng)一。關(guān)鍵詞：原子熒光法；微波消解；生鮮乳；砷；汞Microwave digestion-hydride generation atomic fluores

2、cence determination of arsenic and mercury in fresh milkAbstract: Objective: Using microwave digestion and atomic fluorescence spertrometry techniques to determine arsenic and mercury in the fresh milk . Method:To establish detailed steps for microwave digestion and ultimately to determine the arsen

3、ic and mercury in the two elements for simultaneous determination . The sample is fresh milk from the ministry of agriculture milk and dairy products quality monitoring center .The use of H2O2-HNO3 digestion samples,better digestion .In acidic conditions ,arsenic and mercury hydride generated at the

4、 same time ,and measure at the same time.Result:Recovery of standard addition is 90%-103%.Conclusion:The method is sensitive ,easy to operate fast ,accurate and reliable determination of the sample Auricularia arsenic and mercury .Test results are in line with national standards.Keywords: atomic flu

5、resence spectrometry; microwave digestion; fresh milk; As; Hg目 錄前言11試驗材料21.1實驗樣品21.2實驗試劑21.3實驗儀器及工作條件22試驗方法42.1樣品預(yù)處理42.2標(biāo)準(zhǔn)系列制備42.3測定43試驗結(jié)果53.1計算方式53.2分析報告54分析與討論84.1生鮮乳消解和其它離子的影響84.2儀器工作條件的選擇8 4.2.1負(fù)高壓和燈電流8 4.2.2原子化器高度8 4.2.3栽氣與屏蔽氣流量8 4.2.4還原劑濃度的影響84.3消解過程的影響9 5結(jié)論10參考文獻(xiàn)11致謝12前 言眾所周知，砷、汞等重金屬大面積存在于我們生

6、活中，它們的沉積會對我們機(jī)體造成較大危害，砷化物進(jìn)入機(jī)體后，會與酶蛋白結(jié)合，使酶喪失活性，造成各種營養(yǎng)代謝障礙和不適。汞及汞化物進(jìn)入機(jī)體后，慢性汞中毒表現(xiàn)為神經(jīng)系統(tǒng)損害，急性汞中毒，會引起咽部和食道潰瘍，惡心嘔吐，腹痛腹瀉，血便血尿，嚴(yán)重者會引起尿毒癥和呼吸困難而死亡。牛奶是我們?nèi)粘Ｉ钭钪匾娘嬈分唬浜胸S富的乳糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、和氨基酸等，具有很高的營養(yǎng)價值，是其他食物不可比擬的。長時間堅持服用牛奶能起到促進(jìn)幼兒發(fā)育，增強(qiáng)免疫力，美容養(yǎng)顏，全面補(bǔ)充營養(yǎng)和抑制腫瘤的功效。舌尖上的中國就在說明我們當(dāng)今關(guān)注的焦點(diǎn)是食品安全。近年來，環(huán)境問題日趨惡劣，獸藥殘留，抗生素和食品添加劑濫用，摻假制假

7、，使得公眾對牛奶安全分外關(guān)心，牛奶已不是曾經(jīng)的“放心奶”。飼料中砷化物的過量添加導(dǎo)致其具有毒性，牲畜長期攝入此種飼料引起砷中毒。工廠排放的含汞廢水污染水體，經(jīng)過食物鏈的傳遞，也會使汞在牲畜體內(nèi)蓄積。砷和汞以及砷、汞化合物具有嚴(yán)重危害性，國際癌癥有關(guān)部門已經(jīng)將其列為致癌物1。因此砷和汞的檢測已經(jīng)成為重金屬檢測的必檢項目之一。二十世紀(jì)六十年代原子熒光光譜法開始發(fā)展起來，痕量分析技術(shù)非常準(zhǔn)確2，隨著科技的進(jìn)步，氫化物原子熒光光譜法應(yīng)運(yùn)而生，正成為國內(nèi)外研究課題的熱點(diǎn)3-4，可以進(jìn)行兩種元素的同時測定，擁有較高靈敏性、操作簡單快速，已經(jīng)成功測定了各種樣品中的砷和汞5-7。1試驗材料1.1實驗樣品生鮮乳

8、（農(nóng)業(yè)部奶及奶制品中心的生鮮乳）1.2實驗試劑如果沒有特殊說明，我們運(yùn)用的試劑均為優(yōu)級純，運(yùn)用的水都是超純水，大于或者等于18.2M.cm的電阻率，百分之五的硝酸浸泡備用的玻璃器皿二十四小時，然后使用蒸餾水洗滌待用。鹽酸：濃度為5%；過氧化氫：濃度為30%；氫氧化鉀：天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心，500克/瓶；氫氧化鉀溶液（5g/l）：稱量5.0g氫氧化鉀，加純水至1000ml，攪拌直到溶解；硼氫化鉀：天津傲然精細(xì)化工研究所，100克/瓶；硼氫化鉀溶液（5g/l）：稱量5.0g硼氫化鉀，溶解在5g/l的氫氧化鉀溶液中，加純水至1000ml，搖勻至溶解，使用時再配制，若硼氫化鉀溶液放置時間稍長，就

9、會出現(xiàn)氣泡，影響溶液的提升量，降低它的還原能力，使靈敏性降低；硫脲：天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心，500克/瓶；5%硫脲和5%抗壞血酸的混合溶液；砷、汞的標(biāo)準(zhǔn)儲備液：來源于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；砷標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：含砷1g/ ml。吸取1ml砷標(biāo)準(zhǔn)儲備液于100ml容量瓶中，使用純水稀釋至刻度，搖勻，現(xiàn)用現(xiàn)配；汞標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：吸取汞標(biāo)準(zhǔn)儲備液1ml于100ml容量瓶中，用5%鹽酸稀釋至刻度，搖勻，現(xiàn)用現(xiàn)配；高純度氬氣。1.3實驗儀器及工作條件原子熒光光度計（北京海光儀器公司，型號：AFS-230E）；砷和汞空心陰極燈;微型微波消解儀（美國CEM公司，型號：MARS5）;載氣為氬氣;高壓消解罐;電子控溫

10、板;烘箱;超純水機(jī);超聲波震蕩清洗儀;渦旋儀（德國，IKA MS digital）;電子天平;Selectpette（美國SBP);移液管若干：1、2、5、10ml;容量瓶若干：10、25、50、100ml;量筒：1000ml、500ml;燒杯若干：50 、10 、500ml;刻度試管：10ml。實驗室環(huán)境：溫度（20）、濕度（58.5%）。熒光光度計(分析項目：As）工作條件負(fù)高壓PMT(V)300加熱溫度（）200A道燈電流（mA)60載氣流量（ml/min)400B道燈電流（mA)0屏蔽氣流量（ml/min)1000觀測高度（mm)8測量方法Std.Curve讀數(shù)方式Peak Area讀

11、數(shù)時間（s)10延遲時間（s）1測量重復(fù)次數(shù)1熒光光度計(分析項目：Hg）工作條件負(fù)高壓PMT(V)260加熱溫度（）200A道燈電流（mA)0載氣流量（ml/min)400B道燈電流（mA)15屏蔽氣流量（ml/min)1000觀測高度（mm)10測量方法Std.Curve讀數(shù)方式Peak Area讀數(shù)時間（s)10延遲時間（s）1測量重復(fù)次數(shù)12試驗方法2.1樣品預(yù)處理稱量2ml樣品于消解罐中，分別加HNO3、H2O2各3ml和1ml，將安全閥蓋好，靜置過夜，第二天將消解罐放入微波消解儀中，根據(jù)不同種類的樣品設(shè)定消解系統(tǒng)的最合適分析條件（本次生鮮乳消解的條件為下圖），至消解完全，冷卻后用5

12、%鹽酸溶液定容轉(zhuǎn)移至25ml（砷需要加入1ml硫脲和抗壞血酸混合液進(jìn)行定容再轉(zhuǎn)移至25ml），混勻待測，同時制備溶液空白8。注意：砷消解之后，需要在電熱板上趕酸處理，一般需要3個半小時。STEPPOWERPAMPPSICONTROL()HOLDMAX11200w10010：0080012005:0021200w10010：0080015015:0031200w10010：0080019525:002.2標(biāo)準(zhǔn)系列制備1.汞標(biāo)準(zhǔn)系列：分別吸取100ng/ml汞標(biāo)準(zhǔn)使用液0.00、0.10、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 于25ml容量瓶中，用5%鹽酸稀釋至刻度，混勻。各

13、自相當(dāng)于汞濃度0.00、0.40、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ng/ml。2.砷標(biāo)準(zhǔn)系列：分別吸取1g/ ml砷使用標(biāo)準(zhǔn)液0、0.05、0.10 、0.15、0.20、0.25于25ml容量瓶，用5%鹽酸稀釋至刻度，混勻。各自相當(dāng)于砷濃度0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ng/ml。2.3測定 濃度測定方式測量：將儀器的條件設(shè)置到樣品處理的最合適范圍，慢慢使?fàn)t溫升到適合溫度 ，經(jīng)10min到20min的穩(wěn)定時間，用5%鹽酸進(jìn)樣平衡讀數(shù)后，開始對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量，再進(jìn)行樣品的測量。注：在進(jìn)行測量之前必須清洗進(jìn)樣器，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。3試驗

14、結(jié)果3.1計算方式用此公式計算汞的含量：式中：X試樣中汞的含量，單位為mg/kg或mg/L；C試樣消化液中汞的含量，單位為ng/ml；C0試劑空白液中汞的含量，單位為ng/ml；V試樣消化液總體積，單位為ml；m試樣質(zhì)量或體積，單位為g或ml用此公式計算砷的含量：式中：X試樣的砷含量，單位為mg/kg或mg/L；C1試樣被測液的濃度，單位為ng/ml；C0試劑空白液的濃度，單位為ng/ml；m試樣的質(zhì)量或體積，單位為g或ml；3.2分析報告雙道原子熒光法檢測報告序號樣品號A道元素：AsB道元素：Hg熒光強(qiáng)度值測定濃度單位熒光強(qiáng)度值測定濃度單位1KB5.8050.0000µg/L*0.

15、0000.0000µg/L2KB0.0000.0000µg/L*0.0000.0000µg/L3H0121358.9088.6219µg/L1651.2658.0573µg/L4H0121358.8788.5929µg/L1649.7478.0679µg/L5H0121351.6308.5699µg/L1626.1887.9526µg/L6H0121335.9408.4591µg/L1636.0028.0006µg/L7H0121327.6828.4008µg/L1642.6

16、128.0330µg/L8H0121328.7058.4080µg/L1644.4608.0420µg/L9TJ284.9881.0342µg/L406.6581.9847µg/L10TJ290.1901.0710µg/L432.1252.1093µg/LA道(As)標(biāo)準(zhǔn)系列序號標(biāo)液濃度c(µg/L)熒光強(qiáng)度If空白0.000238.04610.000140.32322.000415.03334.000724.58346.000968.98858.0001267.292610.0001561.715工作曲線r=0.

17、9997 a=141.545 b=138.597 c=0.000相關(guān)系數(shù)：r=0.9997 C=0.000 a=141.545 b=138.597線性方程：If=141.545*C+138.597B道（Hg)標(biāo)準(zhǔn)系列序號標(biāo)液濃度c(µg/L)熒光強(qiáng)度If空白0.000347.73610.0009.02020.40088.68031.000209.98042.000405.06854.000800.93366.0001215.09378.0001643.573810.0002052.942工作曲線r=0.9999 a=204.347 b=1.099 c=0.000相關(guān)系數(shù)：r=0.99

18、99 C=0.000 a=204.347 b=1.099線性方程：If=204.347*C+1.099A道原始數(shù)據(jù)（元素：As）序號樣品標(biāo)識空白強(qiáng)度濃度單位形態(tài)質(zhì)體比次數(shù)1KB261.4805.8050.0000µg/LLiquid1.000012KB261.4800.0000.0000µg/LLiquid1.000013H012261.4801358.9808.6219µg/LLiquid1.000014H012261.4801354.8788.5929µg/LLiquid1.000015H012261.4801351.6308.5699µg

19、/LLiquid1.000016H012261.4801335.9408.4591µg/LLiquid1.000017H012261.4801327.6828.4008µg/LLiquid1.000018H012261.4801328.7058.4080µg/LLiquid1.000019TJ261.480284.9881.0342µg/LLiquid1.0000110TJ261.480290.1901.0710µg/LLiquid1.00001B道原始數(shù)據(jù)（元素：Hg）序號樣品標(biāo)識空白強(qiáng)度濃度單位形態(tài)質(zhì)體比次數(shù)1KB313.4050.0000

20、.0000µg/LLiquid1.000012KB313.4050.0000.0000µg/LLiquid1.000013H012313.4051651.2658.0753µg/LLiquid1.000014H012313.4051649.7478.0679µg/LLiquid1.000015H012313.4051626.1887.9526µg/LLiquid1.000016H012313.4051636.0028.0006µg/LLiquid1.000017H012313.4051642.6128.0330µg/LLiq

21、uid1.000018H012313.4051644.4608.0420µg/LLiquid1.000019TJ313.405406.6581.9847µg/LLiquid1.0000110TJ313.405432.1252.1093µg/LLiquid1.000014分析與討論4.1生鮮乳消解和其它離子的影響近年來，環(huán)境問題變得日趨嚴(yán)重，加之含砷和汞的飼料及飼料添加劑運(yùn)用于畜牧業(yè)，各種形式的砷和汞可能存在于牛奶中，所以在檢測樣品之初，對樣品消解是必要的處理方式，本試驗運(yùn)用硝酸-過氧化氫對生鮮乳進(jìn)行了消解。研究表明9，硝酸-過氧化氫混合溶液氧化性非常強(qiáng)，把二價汞還

22、原為單質(zhì)，將砷化氫與單質(zhì)汞載入原子化器需要?dú)鍤庾鳛檩d氣。氧化成了無機(jī)形式的二價汞，硫脲抗壞血酸溶液的加入，使溴化反應(yīng)無法繼續(xù)進(jìn)行，對該氧化劑有還原作用，也能使高價砷轉(zhuǎn)化為低價砷，硼氫化鉀的加入也使砷的形式發(fā)生了變化，轉(zhuǎn)變?yōu)樯榛瘹洌瑫r二價汞Cu、Ni、Co、Ti、Bi等金屬元素是本實驗主要干擾因素，本實驗運(yùn)用較低的PH與硫脲抗壞血酸溶液結(jié)合，能夠消除上述元素的干擾或是生成沉淀，很大程度上降低了這些元素的含量，消除了干擾元素對結(jié)果的影響。4.2儀器工作條件的選擇4.2.1負(fù)高壓和燈電流影響負(fù)高壓的原因有熒光強(qiáng)度、暗電流，噪音等，這些因素與負(fù)高壓有正比關(guān)系，但是為了符合這次實驗要求，所以負(fù)高壓Hg

23、選擇260V，As選擇300V較合適。燈電流是影響靈敏度的重要因素，燈電流較大會引起自吸反映，隨之會出現(xiàn)較大雜音，而且會降低空心陰極燈的使用壽命，實驗確定砷的熒光信號在燈電流為60mA時達(dá)到最大值，汞的熒光信號在燈電流為15mA時達(dá)到最大值。4.2.2原子化器高度根據(jù)實驗可以得出：原子化器的高度對靈敏度有較大影響，原子化器的高度較低時機(jī)身會發(fā)出較大的雜音，降低了檢測的準(zhǔn)確性，選擇8mm作為測定砷的原子化器高度，選擇10mm作為測定汞的原子化氣高度。4.2.3載氣與屏蔽氣流量氬氣流速在3001000mlmin范圍內(nèi)熒光強(qiáng)度變化不顯著，所以選擇400mlmin的載氣流量。實驗結(jié)果受屏蔽氣流量的影響

24、很小，所以選擇1000mlmin較為合適。4.2.4還原劑濃度的影響通過實驗可知：硼氫化鉀相對分子質(zhì)量很小的時候，起不到良好的還原作用；如果硼氫化鉀相對分子質(zhì)量大時，會生成一定量的氫氣，對氫化物的形成有顯著影響，降低了熒光強(qiáng)度。硼氫化鉀質(zhì)量濃度在20gL之間，砷和汞獲得較高的精密度。故選擇濃度為20gL的硼氫化鉀溶液作為反應(yīng)體系的還原劑。（注：硼氫化鉀溶液應(yīng)現(xiàn)用現(xiàn)配，若放置時間稍長，便會產(chǎn)生氣泡，影響溶液的提升量，降低它的還原能力，使靈敏度降低10。4.3消解過程的影響若是消解不完全，則消解容器中殘留混酸將會影響之后的酸堿度11，對結(jié)果有較大影響。因此反復(fù)添加純水10mI，34次，加熱趕酸，尤

25、其砷消解后，必須加熱趕酸，這是為了使余下的酸與氧氮化物排出試樣中，使得實驗更加準(zhǔn)確。5結(jié)論國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定牛奶中As的含量不能超過0.2mg/kg；國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定牛奶中Hg的含量不能超過0.01mg/kg12。本實驗運(yùn)用精確的分析儀器，正確且詳細(xì)的分析方法和步驟，建立了氫化物原子熒光光譜法同時測定生鮮乳中的砷和汞。加標(biāo)回收率測定結(jié)果完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)，方法簡便且可信，能夠滿足對生鮮乳中砷和汞的檢測工作。1 Digestion International Agency for research on Cancer.Monographs. Evaluation of the CareinogenceJ .Scientific ,Publication,1980:39.2 北京海光儀器有限公司,原子熒光光度分析方法手冊（內(nèi)部資料）,北京