卷煙中砷、鉛、鉻、鎘、鎳的石墨爐原子吸收測定

劉秀彩，陳 昱，鄭捷瓊，黃惠貞，梁 暉

（福建中煙工業公司技術中心，廈門 361022）

吸煙與健康問題已日益受到世界各國的關注。卷煙是一種特殊的食品，主要原料煙葉、卷煙輔助材料和加工過程都有可能引入一定量的重金屬，這些重金屬元素可能通過主流煙氣進入人體中，對人體造成潛在的危害。《煙草控制框架公約》第 9款（煙草制品成分管制）規定：“締約會議應與有關國際機構協商提出檢測和測量煙草制品成分和燃燒釋放物的指南以及對這些成分和釋放物的管制指南。”砷（As）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、鎳（Ni）元素也被列在煙草制品的成分披露和管制名單中[1]。因此，準確測定卷煙中的重金屬元素含量對于低危害卷煙的研發和提高卷煙的吸食安全性有重要意義。

目前，煙草中重金屬含量的檢測方法主要有柱前衍生富集的HPLC法[2]、ICP-AES法[3]、ICP-MS法[4]和原子吸收法[5]等。HPLC法樣品前處理復雜、使用的化學試劑種類多，易引起化學干擾；ICP-AES法和ICP-MS法儀器昂貴、運行成本高，較難推廣。而石墨爐原子吸收法具有靈敏度高、檢出限低等優點[6-7]。因此，我們采用微波消解-石墨爐原子吸收法對卷煙中的重金屬元素As、Pb、Cr、Cd、Ni的含量進行了測定，旨在建立一種準確性好、靈敏度高且操作簡便的適合卷煙中痕量重金屬元素的分析方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

選取 10種卷煙樣品（均取自廈門市卷煙專賣零售商場）。10 mg/L的As、Pb、Cr、Cd、Ni標準溶液、10000 mg/L 硝酸鈀基體改進劑、10 mg/L 硝酸鎂、100000 mg/L磷酸二氫氨基體改進劑（美國PE公司）、65%（質量分數）硝酸、35%（質量分數）過氧化氫、36%～38%（質量分數）鹽酸和48%～51%(質量分數)氫氟酸，（優級純，德國MERCK公司）；氬氣（純度99.999%）；超純水（電阻率≥800 kΩ）。

AA800原子吸收光譜儀（美國PE公司），配備THGA石墨爐；MARS-5微波消解儀（美國 CEM公司）、AT200電子分析天平[感量0.0001g，梅特勒托利多儀器（上海）有限公司]、DKQ-4型智能控溫電加熱器（上海微波化學科技有限公司）。

1.2 樣品的處理條件

將樣品煙支分為兩段，分別置于微波消解罐中，加入6 mL 濃硝酸，靜置5 min，再加入0.5 mL濃鹽酸和0.5 mL氫氟酸，然后分批緩慢加入1 mL過氧化氫，室溫下敞口放置15 min，蓋上消解罐蓋，置于微波消解儀中，按表1的升溫程序進行微波消解。消解結束后，取出消解罐，冷卻至室溫，慢慢打開蓋子，于130 ℃下加熱趕酸至0.25 mL左右，轉移至50 mL塑料容量瓶中，用超純水反復洗滌消解罐，洗滌液一并加入容量瓶中，用超純水定容、搖勻，得待測樣品處理液。同時做試劑空白試驗。

表1 微波消解升溫程序Table1 Microwave digestion temperature program for the cigarette samples

1.3 樣品的儀器分析條件

自動進樣器吸取20 μL標準溶液，待測樣品溶液和相應基體改進劑混合后進樣，在石墨爐原子吸收光譜儀上分別測定各元素標準溶液、待測樣品溶液和試劑空白的吸光度，采用縱向塞曼自動背景扣除，用線性最小二乘法擬合繪制標準曲線，根據標準曲線得到各元素含量，具體參數見表2。

2 結 果

2.1 灰化溫度的選擇

為選擇適宜的灰化溫度，取卷煙樣品AA01為試驗樣品，保持其他條件不變，只改變灰化溫度，觀察其對As、Pb、Cr、Cd、Ni吸光度的影響，結果見圖1。從中可以看出，灰化溫度從900 ℃升高到1400 ℃時，As的吸光值逐漸升高，溫度繼續上升時，吸光值降低。由于灰化階段的作用是去除樣品中基體和其他共存組分而被測組分不產生損失的最高溫度[8]，因此，選擇1400℃作為As測定的灰化溫度。同理，Pb、Cr、Cd、Ni的灰化溫度分別選擇為700、1300、600和1000 ℃。

2.2 原子化溫度的選擇

原子化階段是通過熱分解的作用將處于分子或離子狀態的目標元素變成基態的自由原子[9]，因此，原子化溫度直接影響被分析元素的原子化程度，從而影響檢測結果。為選擇適宜的原子化溫度，在其他條件不變的情況下，考察了原子化溫度對AA01卷煙樣品 As、Pb、Cr、Cd、Ni吸光值的影響，結果見圖2。可以看出，原子化溫度從1850 ℃升高到2100 ℃時，石墨管中越來越多的As離子變成自由原子，從而使吸光值快速升高。當溫度升到2100 ℃，吸光值達最大，且在此溫度下吸收信號的峰形尖銳、平滑、對稱。當溫度繼續上升時，過高的原子化溫度使 As原子在石墨管中停留的時間過短便逸出，因而吸光值明顯下降。因此，選擇As的原子化溫度為2100 ℃。同理，Pb、Cr、Cd、Ni的原子化溫度分別選擇為1750、2000、1300和2150 ℃。

表2 As、Pb、Cr、Cd、Ni的儀器分析條件Table2 Analytical conditions for As, Pb, Cr, Cd and Ni

圖1 灰化溫度對吸光度的影響Fig.1 The effect of pyrolysis temperature on absorbance

圖2 原子化溫度對吸光度的影響Fig.2 The effect of atomic temperature on absorbance

2.3 工作曲線和檢出限

準確移取0.5 mL 10.0 μg/mL As標準貯備溶液，加入50 mL塑料容量瓶中，用l%硝酸定容，得100μg/L As標準溶液。再用1%硝酸稀釋100 μg/L As標準溶液，就得到2、4、6、8、10 μg/L標準工作溶液。同理，采用同樣方法分別得到 5、10、15、20、25 μg/L 的Pb、Cd標準工作溶液和4、8、12、16、20 μg/L的Cr、Ni標準工作溶液。以1%硝酸作校準空白，分別對系列標準溶液進行分析，并對其吸光值（y）與濃度（x）進行回歸分析，得回歸方程（表3）。將校準空白連續測定11次，取3倍標準偏差除以校準曲線斜率，得方法檢出限（表3）。

為了驗證方法的準確性和可靠性，在相同的實驗條件下對灌木枝葉國家標準物質（GBW07602）進行了分析，所得結果列于表3。

表3 工作曲線、檢出限和灌木枝葉標準物質測定值Table3 Calibration curve, detection limits and determination results of bush twigs and leaves certified reference material

2.4 回收率和精密度

2.4.1 回收率 在3個卷煙樣品中，分別加入各元素不同濃度的標準溶液，分別進行微波消解、趕酸和石墨爐原子吸收光譜測定，并按照原含量、加標量和測定量計算回收率，結果見表 4。可以看出，As的回收率在 96.5%～99.0%，Pb在 97.7%～100.4%，Cr在 97.3%～104.0%，Cd在 99.7%～100.6%，Ni在101.7%～103.8%，能夠滿足卷煙中重金屬元素的要求。

表4 As、Pb、Cr、Cd、Ni的回收率 μg/L,%Table4 Recovery rate of As, Pb, Cr, Cd and Ni

2.4.2 重復性 采用以上方法，對3個卷煙樣品中的As、Pb、Cr、Cd、Ni含量進行6次平行測定（表5）。As、Pb、Cd、Cr、Ni的 RSD均小于5%，說明本方法具有較好的重復性。

表5 As、Pb、Cr、Cd、Ni測定的重復性 μg/L,%Table5 Repeatability of assay of As, Pb, Cr, Cd and Ni

2.5 部分卷煙樣品中的重金屬含量

采用以上方法測定10個牌號卷煙中的砷、鉛、鉻、鎘、鎳5種重金屬元素的含量，結果見表6。可以看出，5 種元素含量 Pb＞Cd＞Ni＞Cr＞As，各元素的含量范圍為 As：0.101～0.900 μg/支；Pb：1.258～2.119 μg/支；Cr：0.129～0.680 μg/支；Cd：0.616～2.012 μg/支；Ni：0.380～0.801 μg/支。

表6 卷煙樣品中 As、Pb、Cr、Cd和Ni的含量 μg/支Table6 The analytical results of As, Pb, Cr, Cd and Ni contents in 10 cigarette samples

3 結 論

采用微波消解-石墨爐原子吸收光譜法能成功地測定卷煙中的As、Pb、Cr、Cd、Ni種有害元素，該方法精密度好、檢出限低，適用于卷煙中這5種重金屬元素的測定。

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