微波消解原子熒光光度法測(cè)定糧食中汞的探討

李 南

(云南省昆明市糧油飼料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心，云南 昆明 650100)

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微波消解原子熒光光度法測(cè)定糧食中汞的探討

李 南

(云南省昆明市糧油飼料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心，云南 昆明 650100)

摘要：利用微波消解原子熒光光度測(cè)定方法對(duì)糧食中汞元素的痕量測(cè)定方法進(jìn)行了研究，對(duì)測(cè)定儀器的選擇、測(cè)定條件的選擇以及微波消解方法對(duì)樣品的消解處理、微波消解光譜測(cè)定方法最佳參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定與研究，研究表明：測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)得的糧食作物中汞含量數(shù)值與檢驗(yàn)部分測(cè)得結(jié)果一致。

關(guān)鍵詞：微波消解；原子熒光光度法；糧食；汞含量

1引言

該方法不僅可以解決由于汞的蒸發(fā)對(duì)環(huán)境造成的危害，也會(huì)節(jié)約測(cè)量過(guò)程中試劑的用量，能夠在一定程度上將空白值降低，最大限度的保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。利用氰化物發(fā)生-原子熒光光譜法能夠在一定程度上解決傳統(tǒng)冷原子吸收光譜靈敏度較低以及線性范圍較窄的缺陷。通過(guò)回收率實(shí)驗(yàn)以及對(duì)樣品的測(cè)定，本方法具有測(cè)量汞金屬含量準(zhǔn)確、測(cè)量方法簡(jiǎn)單、測(cè)試敏感度較高以及測(cè)試時(shí)間較短等優(yōu)點(diǎn)。

2實(shí)驗(yàn)與樣品選擇

2.1儀器

本方法所使用的微波消解儀器為北京吉天儀器有限公司提供的AFS-930型原子熒光光度計(jì)。該儀器的負(fù)高壓為270 V，燈額定電流為30 mA，原子化溫度為200 ℃，火焰高度約為8 mm，載氣流速為400 mL/min，屏蔽氣流速度為800 mL/min，進(jìn)樣的時(shí)間為10.0 s，進(jìn)樣的體積為1 mL，采用讀峰面積的讀數(shù)方式，讀數(shù)時(shí)間為12 s，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法來(lái)進(jìn)行測(cè)量(表1)。

表1　原子熒光(Hg)工作條件

2.2試劑

實(shí)驗(yàn)所選用的試劑包括優(yōu)級(jí)純的硝酸，30 %過(guò)氧化氫，濃度為5 g/L的氫氧化鉀溶液，濃度為5 g/L的硼氫化鉀溶液，在實(shí)驗(yàn)之前需要現(xiàn)用現(xiàn)配。

2.3樣品選擇與處理

取0.50 g的過(guò)目篩粉的大米至于消化罐內(nèi)，加入2 mL 30 %的過(guò)氧化氫, 然后加入5 mL的硝酸，將罐蓋合好，然后將消化罐置于微波消解系統(tǒng)中，然后設(shè)置糧食作物的最佳的消解條件，將樣品消解完畢，在樣品冷卻后用水定量轉(zhuǎn)移并將其定容為25 mL，將其混合均勻。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1微波消解程序

本次選擇微波消解儀為山東海能 TANK 型號(hào)，本研究選取大米作為樣本，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的消解程序來(lái)研究消解程度于消解程序之間的關(guān)系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)大約取樣0.50g的時(shí)候，加入2 mL30 %的過(guò)氧化氫，加入5 mL的硝酸，然后利用斜坡升壓消解程序能夠?qū)崿F(xiàn)樣品消解較好的效果(表2)。

3.2環(huán)境與溫度條件

環(huán)境中的溫度與濕度因素，會(huì)對(duì)汞的熒光強(qiáng)度產(chǎn)生影響使熒光特性不穩(wěn)定，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度在32 ℃，濕度80 %的條件下，濃度為1 ng/mL的汞溶液的熒光強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生約17 %的偏差，當(dāng)溫度為20 ℃，濕度50 %的情況下，相同濃度的汞溶液的熒光強(qiáng)度只會(huì)產(chǎn)生約1.8 %的偏差。冷原子熒光方法對(duì)汞測(cè)定具有靈敏度高的特點(diǎn)，但其記憶性是個(gè)大的問題，會(huì)導(dǎo)致整體的精度下降，當(dāng)爐火溫度為800～900 ℃，熒光原子的記憶性較小，精度相對(duì)較高，但靈敏度卻產(chǎn)生約10倍的下降，如果選擇200 ℃的爐溫那么記憶性較小，可以防止水蒸氣所產(chǎn)生的散射影響，靈敏度也能夠達(dá)到相應(yīng)的需求。

表2　微波消解程序

3.3反應(yīng)介質(zhì)的選擇與酸度設(shè)置

本研究采用的是微波消解的方式，選擇濃度不同的硝酸溶液，測(cè)量的結(jié)果顯示，隨著酸度的增加汞溶液的熒光強(qiáng)度會(huì)呈現(xiàn)一定程度的下降，在0.62～1.89 mol/L的酸性濃度下，汞溶液的熒光強(qiáng)度曲線具有一個(gè)平臺(tái)，由于考慮到實(shí)驗(yàn)對(duì)于硝酸的消耗本文選擇的硝酸的酸度為1.6 mol/L。

3.4KBH4的流速與濃度

在使用儀器測(cè)量的過(guò)程中，硼氫化鉀溶液的濃度是有泵轉(zhuǎn)速以及加液的時(shí)間來(lái)進(jìn)行控制的，可以通過(guò)調(diào)節(jié)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度為65 r/min，加液的時(shí)間一般在10 s的情況下，硼氫化鉀的溶液剛好開始反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)表明硼氫化鉀溶液的濃度對(duì)測(cè)定糧食中汞含量具有十分顯著的影響，如果硼氫化鉀溶液的濃度過(guò)低的話，會(huì)導(dǎo)致還原的能力較差，進(jìn)而會(huì)造成靈敏度較低，而在硼氫化鉀濃度較大的情況下則會(huì)產(chǎn)生大量的氣體會(huì)將汞原子濃度稀釋，最終會(huì)導(dǎo)致靈敏度的下降。

3.5載氣流速與成分

載氣流速以及載氣成分也會(huì)對(duì)原子的熒光強(qiáng)度產(chǎn)生較大程度的影響，如果載氣流速過(guò)高的話會(huì)對(duì)汞原子濃度產(chǎn)生較大的影響，而流速較低的話則會(huì)迅速的將氫化物帶入到石英爐中，如果載氣的純度不高的話，在有氧氣的狀況下會(huì)造成熒光的猝滅對(duì)汞原子濃度也會(huì)產(chǎn)生影響會(huì)造成靈敏度的下降。

3.6汞的穩(wěn)定性

由于汞在溶液中也相對(duì)不穩(wěn)定，會(huì)吸附在其壁上，如果汞溶液濃度越低那么這種吸附的可能性越大，而溶液的酸度以及溫度和貯存的時(shí)間也會(huì)對(duì)汞溶液的吸附作用具有十分重要的影響，在溫度為5 ℃下1 ng/mL的汞溶液僅僅能夠在硝酸溶液中存儲(chǔ)24 h，因此汞溶液濃度需臨用現(xiàn)配。

3.7測(cè)定方法的選擇

本測(cè)定方法為GB5009.17_2003 ， 以吸光值為縱坐標(biāo)，濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,見圖1。

圖1　標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.8檢測(cè)限、線性范圍與精度

測(cè)定的過(guò)程需要對(duì)空白的溶液進(jìn)行測(cè)定，測(cè)量的次數(shù)選擇為11次，且按照標(biāo)準(zhǔn)偏差一定的倍數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，檢測(cè)的限值為0.005ng/mL，在汞溶液在0～50 ng/mL的范圍內(nèi)具體較好的線性的關(guān)系，線性系數(shù)可以達(dá)到0.9998，在該情況下對(duì)于一定濃度的汞標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定的相對(duì)偏差相對(duì)較小不到2 %(表3、表4)。

表3　檢出線實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4　本文方法與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法偏差

本文將本方法與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行了對(duì)比，實(shí)驗(yàn)一共選取了6組，實(shí)驗(yàn)樣本包括小麥與大米，其中1、2、3樣本為不同質(zhì)量的小麥，4、5、6樣本為不同質(zhì)量的大米樣品，通過(guò)測(cè)定結(jié)果與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方法的對(duì)比可以看到相比偏差基本都在2 %以內(nèi)。

3.9準(zhǔn)確率與回收率

通過(guò)對(duì)大米中的含有汞的標(biāo)志性物質(zhì)進(jìn)行汞含量的測(cè)量，汞含量測(cè)量的次數(shù)選擇為6次，得到的結(jié)果與證書值接近，其中得到的變異系數(shù)約為21 %，并且還對(duì)樣品進(jìn)行加標(biāo)的回收實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的回收率經(jīng)過(guò)測(cè)定達(dá)到了95 %以上，得到的測(cè)量結(jié)果往往較為可靠。實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的結(jié)果如下表所示(表5)。

4結(jié)語(yǔ)

本文利用微波消解原子熒光光譜方法對(duì)糧食中的汞元素含量進(jìn)行了測(cè)定，對(duì)測(cè)定儀器選擇到測(cè)定試劑的確定以及測(cè)定環(huán)境條件參數(shù)設(shè)定進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，在此基礎(chǔ)上確定了利用該方法測(cè)定糧食中汞含量的標(biāo)準(zhǔn)化的方法以及經(jīng)驗(yàn)化的參數(shù)，對(duì)于提高糧食作物中汞含量測(cè)定的準(zhǔn)確率，提高測(cè)定的效率提供了參考。

表5　加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

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收稿日期：2016-05-17

作者簡(jiǎn)介：李南(1969—)，女，工程師，主要從事糧油食品檢測(cè)工作。

中圖分類號(hào)：TS207

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2016)12-0255-02