紡織品中砷含量的分析方法研究進展

唐曉萍+馬連欣+韓晶+譚生龍+張磊+陳曉婷

摘要：本文簡述了紡織品中砷含量的檢測方法，主要包括原子熒光光度法（AFS）、原子發(fā)射光譜法（AES）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）、原子吸收分光光度法（AAS）以及X射線熒光光譜法（XRF）等檢測方法，對檢測方法和檢測結(jié)果進行了比較，為紡織品中砷元素的測定提供參考。

關(guān)鍵詞：砷；紡織品；檢測方法

中圖分類號：O657.3 文獻標志碼：A

Research Advances in Analysis of Arsenic in Textiles

Abstract： This paper summarized the testing methods of arsenic content in textiles， including atomic fluorescence spectrometry（AFS）， atomic emission spectrometry （AES）， inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）， atomic absorption spectrophotometry（AAS） and X-ray fluorescence spectrometry（XRF）， Comparing with the detection methods and determination results， this paper provided a reference for the determination of arsenic in textiles.

Key word： arsenic； textiles； detection methods

砷屬于有害重金屬，殘留在紡織品中的砷可通過人體皮膚進入體內(nèi)，具有很強的蓄積性。砷能與細胞中含巰基的酶結(jié)合，抑制細胞氧化過程，導(dǎo)致癌癥的發(fā)生，因此各國紛紛關(guān)注紡織品檢測中砷超標的問題。國際環(huán)保紡織協(xié)會頒布的紡織標準《Oeko-Tex Standard 100》以及我國的生態(tài)紡織品標準《生態(tài)紡織品技術(shù)要求》對紡織品中砷的含量進行了嚴格的規(guī)定。紡織品中砷的測定分為總砷的測定和可萃取砷的測定。

對于總砷的測定，樣品前處理多采用微波灰化消解、HNO3+HCLO4濕法消解、干法灰化等方法，然后進行儀器分析。生態(tài)紡織品要求的檢測項目是可萃取砷的測定，標準方法是采用酸性汗液萃取紡織品中的砷，然后進行測定。本文總結(jié)了紡織品中砷含量的檢測方法，為其他人員進行紡織品中砷元素的測定和研究提供借鑒。

1 原子熒光分光光度法（AFS法）

原子熒光分光光度法（AFS法）又叫原子熒光光譜法，具有靈敏度高、共存元素干擾少、線性動態(tài)范圍寬、原子化器和測量系統(tǒng)記憶效應(yīng)小等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。其缺點在于無法同時測定多種元素，操作較為繁瑣，需要發(fā)生氫化物反應(yīng)生成氫化物來檢測。

丁曉峰等采用微波灰化對樣品進行前處理，用原子熒光光譜法測定了紡織品中砷的含量，檢出限為0.22 mg/kg，相對標準偏差為7.1%，回收率在84.21%～100%之間。孟列群等用HNO3+HCLO4濕法消解樣品，斷續(xù)流動-無色散氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定紡織品中砷的含量，結(jié)果表明該方法的檢出限為0.560 5 μg/L，精密度為1.69%，回收率在95.51%～96.85%之間。魯?shù)げ捎庙樞蜃⑸溥M樣-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法（FI-HG-AFS）測定紡織品中砷的含量，采用AFS-9130雙道原子熒光分光光度計，按照Oeko-Tex Standard 200提供的方法處理樣品，測得檢出限為0.026 μg/L，回收率在91.0%～102.2%之間，相對標準偏差在0.52%～0.94之間。呂水源等采用L-半胱氨酸為預(yù)還原劑，建立了斷續(xù)流動進樣氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定紡織品中砷含量的方法，檢出限為0.35 μg/L，相對標準偏差為1.3%，回收率在93.6%～98.4%之間。

2 原子發(fā)射光譜法（AES）

2.1 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES或ICPOES）具有干擾小、線性范圍寬，可同時測定多種金屬元素，可對高溫金屬進行快速分析等優(yōu)點。但是該法測定某些元素的靈敏度難以達到Oeko-Tex Standard 100標準限量要求。近年來采用軸向測光等新技術(shù)，增強了取樣信號量，提高了測定的靈敏度。

劉麗萍等采用微波消解技術(shù)進行樣品前處理，高頻電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定紡織品中砷的含量，方法的檢出限為0.054 μg/g，回收率在92.3%～101.1%之間，相對標準偏差小于5%。張緒宏等采用HNO3+HClO4濕法消化處理純毛紡織品樣品，以ICP-AES全譜直讀光譜儀為檢測手段，準確檢測紡織品中砷元素的含量，該方法的精密度為4.21%，檢出限為10.2 μg/L，回收率為91%。胡勇杰利用人工酸性汗液對樣品進行預(yù)處理，應(yīng)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定生態(tài)紡織品中的砷含量，消除了不同基體對測定元素的影響，測得實際檢出限為0.034 mg/kg，相對標準偏差為2.14%，回收率在96.9%～98.4%之間。王彥芬等以硝酸鎂為助劑干法灰化、濃硝酸分解殘渣處理紡織樣品來制備樣液，ICPAES全譜直讀光譜儀為檢測手段測定砷的含量，該方法的相對標準偏差為1.45%，檢出限為10.2 ng/mL，回收率為96.5%。魯?shù)ふJ為直接使用電感耦合等離子發(fā)射光譜法的氣動霧化裝置測定紡織品中砷，因進樣霧化效率低，測定靈敏度低，檢出限難以精確確定，故采用氫化物發(fā)生與電感耦合等離子發(fā)射光譜法相結(jié)合的技術(shù)，使待測元素以砷化氫（AsH3）氣體的形式進入到ICP，使其與樣品的基體分離，進而減少了基體的干擾，實現(xiàn)被測元素的富集，使檢出限降低。方法檢出限為0.35 μg/L，回收率為91.1%～101.3%之間，相對標準偏差為0.93%～1.34%之間。endprint

2.2 微波等離子體原子發(fā)射光譜法（MP-AES）

微波等離子體原子發(fā)射光譜法（MP-AES）和原子吸收分光光度法（AAS）相比，具有更寬的線性范圍和更加安全的操作條件，以及更高的靈敏度和優(yōu)異的檢出限，與電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES或ICP-OES）相比具有更低的分析運營成本，自動化程度高且簡單易用。

馬琳等采用安捷倫在原子光譜領(lǐng)域的新技術(shù)MP-AES配合以專利的多模式樣品導(dǎo)入系統(tǒng)（MSIS）可實現(xiàn)一次進樣同時測定多種元素。測得檢出限為0.33 mg/kg，回收率在98%～103%之間，相對標準偏差為1.5%，與ICPOES檢測結(jié)果基本一致。

3 電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）是采用電感耦合等離子體作質(zhì)譜的離子化源，可以進行無機元素的定性、半定量及定量分析。電感耦合等離子質(zhì)譜法相對于原子吸收和原子熒光這兩個方法來說，其優(yōu)點在于可以進行多種元素的同時分析和快速掃描，并且沒有光譜干擾；和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法相比，具有更低的檢出限，是痕量元素分析領(lǐng)域中最先進的方法之一。其不足之處是價格昂貴，易受污染。

謝華林等利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定紡織品中砷的含量，以HNO3+H2O2為樣品消解液，利用微波消解儀消解樣品，采用逐漸升溫、升壓的操作方法，可有效地防止砷元素的揮發(fā)性損失。結(jié)果表明，該方法的檢出限為0.001 μg/L，回收率為97.26%。相對標準偏差為2.02%～2.36%。王欣等用模擬人體酸性汗液提取紡織品中的砷，采用耐高鹽接口（Xt）和內(nèi)標法降低非質(zhì)譜干擾，用干擾方程校正質(zhì)譜干擾，測定了紡織品中砷的含量，回收率在90%以上，精密度優(yōu)于6.1%。林鋆采用帶八級桿碰撞反應(yīng)池系統(tǒng)（Octopole Reacton System）的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，建立了一套快速、完整的檢測紡織品中砷元素的半定量方法。

4 原子吸收分光光度法（AAS）

原子吸收分光光度法（AAS）是重金屬元素測定的常用方法，原子吸收分光光度法又分為火焰原子吸收分光光度法和石墨爐原子吸收分光光度法，其中采用石墨爐技術(shù)的原子吸收分光光度法具有靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點，應(yīng)用性能較為理想。但原子吸收分光光度法測定不同的元素必須更換不同的空心陰極燈，不能進行多元素同時測定，對快速檢測有一定局限性。

劉麗萍等采用氫化物發(fā)生法使痕量砷富集，用硼氫化鈉做還原劑，在鹽酸介質(zhì)中與痕量砷形成的氫化物（AsH3）直接進入原子化器，測定砷的原子吸收光譜，檢出限為0.243 μg/mL，相對標準偏差為4.64%，回收率在90.0%～101.2%之間。衛(wèi)碧文等認為氫化物發(fā)生原子熒光法雖具有較高的靈敏度，但當砷含量較高時，工作曲線開始彎曲，使其對高含量樣品的檢測帶來不便，故利用氫化物發(fā)生-電熱石英管原子吸收法測定紡織品中砷的含量，采用三毛細管微型在線氫化物發(fā)生技術(shù)和裝置，提高了靈敏度并減小了干擾。測定其檢出限為0.69 ng/L，相對標準偏差為5.5%，回收率在95%～100.5%之間。該方法除了鈷、錫對砷的測定有干擾外，其他干擾元素允許量都比較大，采用酒石酸和碘化鉀的混合液作為掩蔽劑可消除鈷、錫的干擾。該分析方法靈敏度高，操作快速簡單、干擾小、記憶效應(yīng)小，是一種理想的測定紡織品中砷含量的分析方法。

5 X射線熒光光譜法（XRF）

林素君等人采用能量色散X射線熒光光譜儀（EDXRF）對紡織品中砷的含量進行檢測，紡織品在檢測前后完全無損，并且檢測時間較短，這是一種可開發(fā)的快速有效的檢測手段。其檢出能力可達到10-6 mg/L，與采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法的檢測結(jié)果基本一致。該方法為砷的檢測提供了一種簡便、無損的初篩方法。

6 其他方法

除上述方法外，還有紫外分光光度法、電化學(xué)方法以及高效液相色譜法測定砷含量的報道，但與上述各種分析方法比較應(yīng)用相對較少。

7 小結(jié)

可萃取砷的測定是生態(tài)紡織品要求的檢測項目，標準方法是采用酸性汗液萃取紡織品中的砷然后進行測定。由于生態(tài)紡織品標準對紡織品中可萃取砷的限量很低，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）和原子吸收分光光度法（AAS）的靈敏度都較難滿足要求，因此萃取后的溶液通常采用靈敏度高的氫化物發(fā)生-原子熒光分光光度法或者電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）進行測定。如果采用電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）和原子吸收分光光度法（AAS）這兩種儀器進行測定，需要采用氫化物發(fā)生的方法或者其他富集方法，對砷進行富集后測定。目前研究氫化物發(fā)生的方法較多。但氫化物發(fā)生富集砷的方法需要在儀器中增加一個裝置，而且需要配制發(fā)生氫化物反應(yīng)的各種試劑，操作麻煩。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定靈敏度高，目前越來越多地得到了應(yīng)用，但是該儀器價格昂貴，且酸性汗液中的大量鹽分不但堵塞進樣錐口，影響測定以外，還由于形成ArCl干擾砷的測定，需配有碰撞池或者反應(yīng)池的儀器通過碰撞或反應(yīng)消除干擾，或者通過其他方法消除干擾。因此，對于紡織品可萃取砷的測定，目前采用的主要是經(jīng)濟實用、靈敏度高的原子熒光分光光度法。研究新的前處理方法對砷進行富集，采用能夠進行多元素同時測定的ICP-OES法進行測定是一個值得研究的課題。

參考文獻

[1] 丁曉峰，乙小娟，劉麗萍.微波灰化-原子熒光測定紡織品中的痕量砷[J].印染，2002：33-34.

[2] 孟列群，趙維維，趙云.氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法同時測定紡織品中的砷和銻[J].光譜實驗室，2005，22（9）：1017-1020.

[3] 魯?shù)?FI-HG-AFS法測定紡織品中痕量可萃取砷和銻[J].印染，2008（3）：38-39，48.endprint

[4] 呂水源，戴金蘭，鐘茂盛.L-半胱氨酸預(yù)還原斷續(xù)流動-HG-AFS法同時測定紡織品中微量砷和銻[J].光譜學(xué)與光譜分析，2006，26（7）：1352-1355.

[5] 胡勇杰.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定生態(tài)紡織品中可萃取重金屬的含量[J].中國纖檢，2005（4）：39-41.

[6] 劉麗萍，乙小娟，楊雪芬.ICP-AES法測定紡織品中的十種元素[J].印染，2000，26（12）：29-30.

[7] 張緒宏，王彥芬，傅惠敏，等.純毛紡織品種8種重金屬元素ICP-AES定量分析方法研究[J].天津師范大學(xué)學(xué)報，2007，27（3）：3-5.

[8] 王彥芬，張緒宏，傅惠敏，等.純棉紡織品中八種痕量重金屬元素ICP-AES分析方法研究（I）[J].南開大學(xué)學(xué)報，2007，40（5）：7-10.

[9] 魯?shù)?HG-ICP-AES法同時測定紡織品中痕量可萃取砷和汞[J].化學(xué)分析計量，2008，17（4）：48-50.

[10] 王芳，萬家亮，盧漢兵，等.氫化物發(fā)生于ICP-AES聯(lián)用后等離子體的性質(zhì)研究[J].分析科學(xué)學(xué)報，2000，16（3）：192-195.

[11] 馬琳，吳春華，趙洋，等.MP-AES法測定皮革和紡織品中可萃取重金屬含量[J].中國皮革，2012，41（5）：56-59.

[12] 謝華林，李立波，賀慧，等.ICP-MS法測定紡織品中痕量重金屬的研究[J].印染助劑，2004，21（3）：48-50.

[13] 王欣，幸苑娜，陳澤勇.ICP-MS法測定紡織品中9種可遷移重金屬元素[J].質(zhì)譜學(xué)報，2011，32（4）：246-251.

[14] 劉麗萍，乙小娟，楊雪芬.氫化物發(fā)生原子吸收光譜法測定紡織品的痕量砷[J].印染，2001，27（8）：38-39.

[15] 衛(wèi)碧文，繆俊文，張寧，等.微型氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法測定紡織品中的痕量砷和銻[J].分析實驗室，2009（3）：97-100.

[16] 林素君，王永勝，賀蓉暉，等.光譜技術(shù)在紡織品檢測中的應(yīng)用-X射線熒光能譜儀在紡織品中重金屬檢測中的應(yīng)用[J].中國無機分析化學(xué)，2011（2）：62-66.endprint

[4] 呂水源，戴金蘭，鐘茂盛.L-半胱氨酸預(yù)還原斷續(xù)流動-HG-AFS法同時測定紡織品中微量砷和銻[J].光譜學(xué)與光譜分析，2006，26（7）：1352-1355.

[5] 胡勇杰.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定生態(tài)紡織品中可萃取重金屬的含量[J].中國纖檢，2005（4）：39-41.

[6] 劉麗萍，乙小娟，楊雪芬.ICP-AES法測定紡織品中的十種元素[J].印染，2000，26（12）：29-30.

[7] 張緒宏，王彥芬，傅惠敏，等.純毛紡織品種8種重金屬元素ICP-AES定量分析方法研究[J].天津師范大學(xué)學(xué)報，2007，27（3）：3-5.

[8] 王彥芬，張緒宏，傅惠敏，等.純棉紡織品中八種痕量重金屬元素ICP-AES分析方法研究（I）[J].南開大學(xué)學(xué)報，2007，40（5）：7-10.

[9] 魯?shù)?HG-ICP-AES法同時測定紡織品中痕量可萃取砷和汞[J].化學(xué)分析計量，2008，17（4）：48-50.

[10] 王芳，萬家亮，盧漢兵，等.氫化物發(fā)生于ICP-AES聯(lián)用后等離子體的性質(zhì)研究[J].分析科學(xué)學(xué)報，2000，16（3）：192-195.

[11] 馬琳，吳春華，趙洋，等.MP-AES法測定皮革和紡織品中可萃取重金屬含量[J].中國皮革，2012，41（5）：56-59.

[12] 謝華林，李立波，賀慧，等.ICP-MS法測定紡織品中痕量重金屬的研究[J].印染助劑，2004，21（3）：48-50.

[13] 王欣，幸苑娜，陳澤勇.ICP-MS法測定紡織品中9種可遷移重金屬元素[J].質(zhì)譜學(xué)報，2011，32（4）：246-251.

[14] 劉麗萍，乙小娟，楊雪芬.氫化物發(fā)生原子吸收光譜法測定紡織品的痕量砷[J].印染，2001，27（8）：38-39.

[15] 衛(wèi)碧文，繆俊文，張寧，等.微型氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法測定紡織品中的痕量砷和銻[J].分析實驗室，2009（3）：97-100.

[16] 林素君，王永勝，賀蓉暉，等.光譜技術(shù)在紡織品檢測中的應(yīng)用-X射線熒光能譜儀在紡織品中重金屬檢測中的應(yīng)用[J].中國無機分析化學(xué)，2011（2）：62-66.endprint

[4] 呂水源，戴金蘭，鐘茂盛.L-半胱氨酸預(yù)還原斷續(xù)流動-HG-AFS法同時測定紡織品中微量砷和銻[J].光譜學(xué)與光譜分析，2006，26（7）：1352-1355.

[5] 胡勇杰.電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定生態(tài)紡織品中可萃取重金屬的含量[J].中國纖檢，2005（4）：39-41.

[6] 劉麗萍，乙小娟，楊雪芬.ICP-AES法測定紡織品中的十種元素[J].印染，2000，26（12）：29-30.

[7] 張緒宏，王彥芬，傅惠敏，等.純毛紡織品種8種重金屬元素ICP-AES定量分析方法研究[J].天津師范大學(xué)學(xué)報，2007，27（3）：3-5.

[8] 王彥芬，張緒宏，傅惠敏，等.純棉紡織品中八種痕量重金屬元素ICP-AES分析方法研究（I）[J].南開大學(xué)學(xué)報，2007，40（5）：7-10.

[9] 魯?shù)?HG-ICP-AES法同時測定紡織品中痕量可萃取砷和汞[J].化學(xué)分析計量，2008，17（4）：48-50.

[10] 王芳，萬家亮，盧漢兵，等.氫化物發(fā)生于ICP-AES聯(lián)用后等離子體的性質(zhì)研究[J].分析科學(xué)學(xué)報，2000，16（3）：192-195.

[11] 馬琳，吳春華，趙洋，等.MP-AES法測定皮革和紡織品中可萃取重金屬含量[J].中國皮革，2012，41（5）：56-59.

[12] 謝華林，李立波，賀慧，等.ICP-MS法測定紡織品中痕量重金屬的研究[J].印染助劑，2004，21（3）：48-50.

[13] 王欣，幸苑娜，陳澤勇.ICP-MS法測定紡織品中9種可遷移重金屬元素[J].質(zhì)譜學(xué)報，2011，32（4）：246-251.

[14] 劉麗萍，乙小娟，楊雪芬.氫化物發(fā)生原子吸收光譜法測定紡織品的痕量砷[J].印染，2001，27（8）：38-39.

[15] 衛(wèi)碧文，繆俊文，張寧，等.微型氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法測定紡織品中的痕量砷和銻[J].分析實驗室，2009（3）：97-100.

[16] 林素君，王永勝，賀蓉暉，等.光譜技術(shù)在紡織品檢測中的應(yīng)用-X射線熒光能譜儀在紡織品中重金屬檢測中的應(yīng)用[J].中國無機分析化學(xué)，2011（2）：62-66.endprint