浙江沿岸幾種海藻中海藻及砷形態檢測與分析

宋 凱

(浙江省海洋水產研究所，浙江 舟山 316100)

浙江省是我國東南沿海的重要省份，近年來由于港口的改擴建、吞吐量的增加，以及沿海工農業和海水增養殖業的發展，使直接或間接排入近海海域的污染物增加，導致近岸海域污染日趨加重，環境資源逐步退化。根據浙江省2013-15年海洋環境公報顯示，我省6條主要入海河流攜帶入海的主要污染物總量超過600萬噸。其中重金屬(銅、鉛、鋅、鎘、汞、鉻)超過3000噸。砷(As)是給環境和人類帶來危害由來已久的一種重金屬，與Hg一樣, 我國將As列為第一類污染物,正在實施總量控制。三價砷化合物比其他砷化合物毒性更強，主要會影響神經系統和毛細血管通透性，對皮膚和黏膜有刺激作用[1-4]。如果是慢性中毒，也會導致肝腎損害與多發性周圍神經炎，突出表現為皮膚損害，癥狀為皮膚色素沉著、皮膚角化過度、疣狀增生及皮膚癌。我國煤中含As較高,在燃燒的同時產生的As會造成空氣、水和土壤的污染, 此外,礦山開采、金屬冶煉等都會有As排放。在我國臺灣、印度、泰國和墨西哥等都發現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,其他工業生產排放的As約162000噸/年, 電子工業和半導體材料使用的GaAs、InAs及劇毒物AsH3都可能排放到環境中,給環境帶來嚴重污染的往往是農藥中棉花殺蟲劑和除草劑中所含的H3AsO3、Na(CH3)HAsO3、Ca3(AsO4)2以及PbHAsO4等[5-8]。

砷形態的檢測方法主要有高效液相色譜-氫化物發生原子熒光光譜法，高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜聯機技術，毛細管電泳-電感耦合等離子體質譜聯機技術[9-13]。HPLC 具有較高的分離能力, 原子熒光儀器具有設備價格較低、線性范圍寬、檢出限低、靈敏度高、簡單易操作等優點, 兩者結合在分析砷形態中得到了廣泛應用。

1 實驗部分

1.1 樣品中總砷的測定

1.1.1 主要試劑及其配制

As標準貯備液(1000μg/mL，國家標準物質研究中心)；As標準中間溶液A(100μg/mL)：移取5mL砷的標準溶液于500mL容量瓶中，用純水稀釋至標線，混勻。硝酸(NHO3): ρ=1.42 g/mL，優級純，上海國藥。30%過氧化氫(H2O2):優級純，上海國藥。鹽酸(HCL):優級純，上海國藥，5%HCL，7mol/L鹽酸。氫氧化鈉(NaOH):優級純，上海國藥。硫脲:優級純，上海國藥。抗壞血酸:優級純，上海國藥。碘化鉀:優級純，上海國藥。硼氫化鉀:優級純，上海國藥。氫氧化鉀:優級純，上海國藥。硫脲(50g/L)-抗壞血酸(50g/L)混合液，現用現配。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:優級純，上海國藥。純水:符合GB/T6682二級水要求。

1.1.2 主要儀器及設備

意大利Milestone公司ETHOS900型微波消解系統(附專用高壓消解罐)；AFS-9230原子熒光光度計(北京吉天儀器有限公司)；趕酸電熱板(石棉網)；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小時以上)；一般實驗室常用儀器及設備。

1.1.3 儀器操作參數

表1 原子熒光儀器工作條件

1.2 樣品中砷形態的測定

試劑與材料

除非另有說明，所用試劑均為分析純，水為蒸餾水或相當者；液相色譜流動相所用溶劑均為色譜純并經過0.45μm濾膜過濾。

試劑：流動相：15 mmol·L-1(NH4)2HPO4(pH 6.0)。載流：7%HCl(優級純)；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；標準溶液：標準儲備溶液：As(III)、As(V)、MMA、DMA四種砷化合物標準溶液(國家標準物質研究中心)；標準工作溶液：標準工作液根據需要用混合液逐級稀釋配置(混合液包括提取液：流動相：水=3∶4∶3)；儀器與設備：島津高壓液相泵-SAP10形態分析預處理裝置-原子熒光光譜儀；溶劑過濾器；超聲波清洗儀；旋渦混合器；離心機。

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，均采自杭州灣、三門灣、樂清灣，樣品采集后冷藏，帶回實驗室制成樣品檢測。

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0.22 μm 微孔濾膜后,再過 RP小柱待用。

1.4 儀器條件

表2 儀器條件

2 結果與討論

2.1 HPLC-(UV)-HG-AFS 測定海藻樣品中的 4種砷形態

4種砷形態的儀器檢測限、相對標準偏差和相關系 數 見表4。由表4 可 以 看 出 儀 器 檢 出 限 在0.423～1.523μg/L 之間, 相對標準偏差小于 5%, 相關系數均在 0.9990 之上。海藻樣品的砷形態檢測結果見表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 對照可知, 檢測所得 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僅僅占總砷的 3%左右。

表4 砷形態標準溶液的檢出限、相對標準偏差和相關系數

表5 海藻中總砷及砷形態的含量

2.2 提取過程中砷形態穩定性及方法回收率

通過對海帶進行添加回收和相對標準偏差試驗, 由檢測結果可以看出(見表3), 添加回收試驗 4 種形態砷的添加回收率在89.1%～103.5%之間, 變異系數在 5%以下。

表3 回收率測定結果(n=3)

3 結論

通過對所采集的7種大型海藻類樣品中總砷、四種有毒砷形態含量的測定。實驗結果表明, 有毒砷的含量小于3%，檢測結果全部符合無機砷國家衛生標準≤1.5 mg/kg 的要求。絕大部分都是無毒的有機砷，通過高效液相色譜氫化物發生原子熒光光譜聯用技術對海藻中的無機砷可以進行準確的檢測。