浙江沿岸幾種海藻中海藻及砷形態(tài)檢測(cè)與分析

宋 凱

(浙江省海洋水產(chǎn)研究所，浙江 舟山 316100)

浙江省是我國(guó)東南沿海的重要省份，近年來(lái)由于港口的改擴(kuò)建、吞吐量的增加，以及沿海工農(nóng)業(yè)和海水增養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，使直接或間接排入近海海域的污染物增加，導(dǎo)致近岸海域污染日趨加重，環(huán)境資源逐步退化。根據(jù)浙江省2013-15年海洋環(huán)境公報(bào)顯示，我省6條主要入海河流攜帶入海的主要污染物總量超過(guò)600萬(wàn)噸。其中重金屬(銅、鉛、鋅、鎘、汞、鉻)超過(guò)3000噸。砷(As)是給環(huán)境和人類(lèi)帶來(lái)危害由來(lái)已久的一種重金屬，與Hg一樣, 我國(guó)將As列為第一類(lèi)污染物,正在實(shí)施總量控制。三價(jià)砷化合物比其他砷化合物毒性更強(qiáng)，主要會(huì)影響神經(jīng)系統(tǒng)和毛細(xì)血管通透性，對(duì)皮膚和黏膜有刺激作用[1-4]。如果是慢性中毒，也會(huì)導(dǎo)致肝腎損害與多發(fā)性周?chē)窠?jīng)炎，突出表現(xiàn)為皮膚損害，癥狀為皮膚色素沉著、皮膚角化過(guò)度、疣狀增生及皮膚癌。我國(guó)煤中含As較高,在燃燒的同時(shí)產(chǎn)生的As會(huì)造成空氣、水和土壤的污染, 此外,礦山開(kāi)采、金屬冶煉等都會(huì)有As排放。在我國(guó)臺(tái)灣、印度、泰國(guó)和墨西哥等都發(fā)現(xiàn)地下水和飲用水中含As。僅燃燒每年就有1600噸As排放于空氣中,其他工業(yè)生產(chǎn)排放的As約162000噸/年, 電子工業(yè)和半導(dǎo)體材料使用的GaAs、InAs及劇毒物AsH3都可能排放到環(huán)境中,給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染的往往是農(nóng)藥中棉花殺蟲(chóng)劑和除草劑中所含的H3AsO3、Na(CH3)HAsO3、Ca3(AsO4)2以及PbHAsO4等[5-8]。

砷形態(tài)的檢測(cè)方法主要有高效液相色譜-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法，高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)機(jī)技術(shù)，毛細(xì)管電泳-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)機(jī)技術(shù)[9-13]。HPLC 具有較高的分離能力, 原子熒光儀器具有設(shè)備價(jià)格較低、線性范圍寬、檢出限低、靈敏度高、簡(jiǎn)單易操作等優(yōu)點(diǎn), 兩者結(jié)合在分析砷形態(tài)中得到了廣泛應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品中總砷的測(cè)定

1.1.1 主要試劑及其配制

As標(biāo)準(zhǔn)貯備液(1000μg/mL，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)；As標(biāo)準(zhǔn)中間溶液A(100μg/mL)：移取5mL砷的標(biāo)準(zhǔn)溶液于500mL容量瓶中，用純水稀釋至標(biāo)線，混勻。硝酸(NHO3): ρ=1.42 g/mL，優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥。30%過(guò)氧化氫(H2O2):優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥。鹽酸(HCL):優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥，5%HCL，7mol/L鹽酸。氫氧化鈉(NaOH):優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥。硫脲:優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥。抗壞血酸:優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥。碘化鉀:優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥。硼氫化鉀:優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥。氫氧化鉀:優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥。硫脲(50g/L)-抗壞血酸(50g/L)混合液，現(xiàn)用現(xiàn)配。硼氫化鉀溶液:稱取3克氫氧化鉀溶于200ml純水中，加入12.0克硼氫化鉀并使之溶解，用純水稀釋至600ml。碘化鉀-硫脲混合溶液:稱取碘化鉀10g，硫脲5g溶于水中，并稀釋至100mL混勻正辛醇:優(yōu)級(jí)純，上海國(guó)藥。純水:符合GB/T6682二級(jí)水要求。

1.1.2 主要儀器及設(shè)備

意大利Milestone公司ETHOS900型微波消解系統(tǒng)(附專用高壓消解罐)；AFS-9230原子熒光光度計(jì)(北京吉天儀器有限公司)；趕酸電熱板(石棉網(wǎng))；特種砷空心陰極燈；鋼瓶氬氣，純度99.99%；恒溫震蕩水浴鍋；5 mL具塞刻度試管(20%硝酸浸泡24小時(shí)以上)；一般實(shí)驗(yàn)室常用儀器及設(shè)備。

1.1.3 儀器操作參數(shù)

表1 原子熒光儀器工作條件

1.2 樣品中砷形態(tài)的測(cè)定

試劑與材料

除非另有說(shuō)明，所用試劑均為分析純，水為蒸餾水或相當(dāng)者；液相色譜流動(dòng)相所用溶劑均為色譜純并經(jīng)過(guò)0.45μm濾膜過(guò)濾。

試劑：流動(dòng)相：15 mmol·L-1(NH4)2HPO4(pH 6.0)。載流：7%HCl(優(yōu)級(jí)純)；還原劑：0.5%KOH +1.5% KBH；清洗液：CH3OH-H2O(1+1)；提取液：10%HCl+1%硫脲+0.15%KCl；標(biāo)準(zhǔn)溶液：標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：As(III)、As(V)、MMA、DMA四種砷化合物標(biāo)準(zhǔn)溶液(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心)；標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：標(biāo)準(zhǔn)工作液根據(jù)需要用混合液逐級(jí)稀釋配置(混合液包括提取液：流動(dòng)相：水=3∶4∶3)；儀器與設(shè)備：島津高壓液相泵-SAP10形態(tài)分析預(yù)處理裝置-原子熒光光譜儀；溶劑過(guò)濾器；超聲波清洗儀；旋渦混合器；離心機(jī)。

1.3 樣品采集及處理

2018-2019年共采集到海帶、紫菜、馬尾藻、裙帶菜、海苔、龍須菜、羊棲菜七種大型藻類(lèi)，均采自杭州灣、三門(mén)灣、樂(lè)清灣，樣品采集后冷藏，帶回實(shí)驗(yàn)室制成樣品檢測(cè)。

稱取 2 g(精確至 0.01 g)樣品于 50 m L塑料離心管中, 加入 16 m L 樣品提取液, 70 ℃振蕩提取 1.0 h, 再加入 16 m L 超純水繼續(xù)震蕩 1.0 h, 8000 r/min 離心 10 min, 取4 m L 上清液, 加入4 mL 超純水, 70 ℃水浴20 min。試液依次過(guò)0.22 μm 微孔濾膜后,再過(guò) RP小柱待用。

1.4 儀器條件

表2 儀器條件

2 結(jié)果與討論

2.1 HPLC-(UV)-HG-AFS 測(cè)定海藻樣品中的 4種砷形態(tài)

4種砷形態(tài)的儀器檢測(cè)限、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相關(guān)系 數(shù) 見(jiàn)表4。由表4 可 以 看 出 儀 器 檢 出 限 在0.423～1.523μg/L 之間, 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于 5%, 相關(guān)系數(shù)均在 0.9990 之上。海藻樣品的砷形態(tài)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。由5表可以看出, 7種海藻中 As(III)、As(V)和 DMA 含量較多, MMA 含量較少,與表3 對(duì)照可知, 檢測(cè)所得 4種有毒砷化合物占總砷含量的百分率, 這 4 種有毒砷的含量平均下來(lái)僅僅占總砷的 3%左右。

表4 砷形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液的檢出限、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相關(guān)系數(shù)

表5 海藻中總砷及砷形態(tài)的含量

2.2 提取過(guò)程中砷形態(tài)穩(wěn)定性及方法回收率

通過(guò)對(duì)海帶進(jìn)行添加回收和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差試驗(yàn), 由檢測(cè)結(jié)果可以看出(見(jiàn)表3), 添加回收試驗(yàn) 4 種形態(tài)砷的添加回收率在89.1%～103.5%之間, 變異系數(shù)在 5%以下。

表3 回收率測(cè)定結(jié)果(n=3)

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)所采集的7種大型海藻類(lèi)樣品中總砷、四種有毒砷形態(tài)含量的測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 有毒砷的含量小于3%，檢測(cè)結(jié)果全部符合無(wú)機(jī)砷國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)≤1.5 mg/kg 的要求。絕大部分都是無(wú)毒的有機(jī)砷，通過(guò)高效液相色譜氫化物發(fā)生原子熒光光譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)海藻中的無(wú)機(jī)砷可以進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。