氫化物原子熒光光譜法測定牛奶中砷和汞的含量(41號柴小敏) (1)

1、氫化物原子熒光光譜法同時測定生鮮乳中的砷和汞摘要：目的：運用氫化物原子熒光光譜法以及微波消解技術測定生鮮乳中的砷和汞。方法：設定了詳細的微波消解步驟，成功的完成了生鮮乳中砷和汞的測定。樣品為農業(yè)部奶及奶制品中心的生鮮乳，使用硝酸和過氧化氫消解樣品，達到了良好的消解效果。在酸性環(huán)境下，砷、汞可以反應成氫化物，且能同時測定。結果：加標回收率為90%-103%。結論：此方法具有高度的靈敏性，操作簡便快速，測定結果精確可靠，檢測結果和國家規(guī)定標準相統(tǒng)一。關鍵詞：原子熒光法；微波消解；生鮮乳；砷；汞Microwave digestion-hydride generation atomic fluores

2、cence determination of arsenic and mercury in fresh milkAbstract: Objective: Using microwave digestion and atomic fluorescence spertrometry techniques to determine arsenic and mercury in the fresh milk . Method:To establish detailed steps for microwave digestion and ultimately to determine the arsen

3、ic and mercury in the two elements for simultaneous determination . The sample is fresh milk from the ministry of agriculture milk and dairy products quality monitoring center .The use of H2O2-HNO3 digestion samples,better digestion .In acidic conditions ,arsenic and mercury hydride generated at the

4、 same time ,and measure at the same time.Result:Recovery of standard addition is 90%-103%.Conclusion:The method is sensitive ,easy to operate fast ,accurate and reliable determination of the sample Auricularia arsenic and mercury .Test results are in line with national standards.Keywords: atomic flu

5、resence spectrometry; microwave digestion; fresh milk; As; Hg目 錄前言11試驗材料21.1實驗樣品21.2實驗試劑21.3實驗儀器及工作條件22試驗方法42.1樣品預處理42.2標準系列制備42.3測定43試驗結果53.1計算方式53.2分析報告54分析與討論84.1生鮮乳消解和其它離子的影響84.2儀器工作條件的選擇8 4.2.1負高壓和燈電流8 4.2.2原子化器高度8 4.2.3栽氣與屏蔽氣流量8 4.2.4還原劑濃度的影響84.3消解過程的影響9 5結論10參考文獻11致謝12前 言眾所周知，砷、汞等重金屬大面積存在于我們生

6、活中，它們的沉積會對我們機體造成較大危害，砷化物進入機體后，會與酶蛋白結合，使酶喪失活性，造成各種營養(yǎng)代謝障礙和不適。汞及汞化物進入機體后，慢性汞中毒表現為神經系統(tǒng)損害，急性汞中毒，會引起咽部和食道潰瘍，惡心嘔吐，腹痛腹瀉，血便血尿，嚴重者會引起尿毒癥和呼吸困難而死亡。牛奶是我們日常生活最重要的飲品之一，其含有豐富的乳糖、脂質、蛋白質、和氨基酸等，具有很高的營養(yǎng)價值，是其他食物不可比擬的。長時間堅持服用牛奶能起到促進幼兒發(fā)育，增強免疫力，美容養(yǎng)顏，全面補充營養(yǎng)和抑制腫瘤的功效。舌尖上的中國就在說明我們當今關注的焦點是食品安全。近年來，環(huán)境問題日趨惡劣，獸藥殘留，抗生素和食品添加劑濫用，摻假制假

7、，使得公眾對牛奶安全分外關心，牛奶已不是曾經的“放心奶”。飼料中砷化物的過量添加導致其具有毒性，牲畜長期攝入此種飼料引起砷中毒。工廠排放的含汞廢水污染水體，經過食物鏈的傳遞，也會使汞在牲畜體內蓄積。砷和汞以及砷、汞化合物具有嚴重危害性，國際癌癥有關部門已經將其列為致癌物1。因此砷和汞的檢測已經成為重金屬檢測的必檢項目之一。二十世紀六十年代原子熒光光譜法開始發(fā)展起來，痕量分析技術非常準確2，隨著科技的進步，氫化物原子熒光光譜法應運而生，正成為國內外研究課題的熱點3-4，可以進行兩種元素的同時測定，擁有較高靈敏性、操作簡單快速，已經成功測定了各種樣品中的砷和汞5-7。1試驗材料1.1實驗樣品生鮮乳

8、（農業(yè)部奶及奶制品中心的生鮮乳）1.2實驗試劑如果沒有特殊說明，我們運用的試劑均為優(yōu)級純，運用的水都是超純水，大于或者等于18.2M.cm的電阻率，百分之五的硝酸浸泡備用的玻璃器皿二十四小時，然后使用蒸餾水洗滌待用。鹽酸：濃度為5%；過氧化氫：濃度為30%；氫氧化鉀：天津市天新精細化工開發(fā)中心，500克/瓶；氫氧化鉀溶液（5g/l）：稱量5.0g氫氧化鉀，加純水至1000ml，攪拌直到溶解；硼氫化鉀：天津傲然精細化工研究所，100克/瓶；硼氫化鉀溶液（5g/l）：稱量5.0g硼氫化鉀，溶解在5g/l的氫氧化鉀溶液中，加純水至1000ml，搖勻至溶解，使用時再配制，若硼氫化鉀溶液放置時間稍長，就

9、會出現氣泡，影響溶液的提升量，降低它的還原能力，使靈敏性降低；硫脲：天津市科密歐化學試劑開發(fā)中心，500克/瓶；5%硫脲和5%抗壞血酸的混合溶液；砷、汞的標準儲備液：來源于國家標準物質中心；砷標準使用溶液：含砷1g/ ml。吸取1ml砷標準儲備液于100ml容量瓶中，使用純水稀釋至刻度，搖勻，現用現配；汞標準使用溶液：吸取汞標準儲備液1ml于100ml容量瓶中，用5%鹽酸稀釋至刻度，搖勻，現用現配；高純度氬氣。1.3實驗儀器及工作條件原子熒光光度計（北京海光儀器公司，型號：AFS-230E）；砷和汞空心陰極燈;微型微波消解儀（美國CEM公司，型號：MARS5）;載氣為氬氣;高壓消解罐;電子控溫

10、板;烘箱;超純水機;超聲波震蕩清洗儀;渦旋儀（德國，IKA MS digital）;電子天平;Selectpette（美國SBP);移液管若干：1、2、5、10ml;容量瓶若干：10、25、50、100ml;量筒：1000ml、500ml;燒杯若干：50 、10 、500ml;刻度試管：10ml。實驗室環(huán)境：溫度（20）、濕度（58.5%）。熒光光度計(分析項目：As）工作條件負高壓PMT(V)300加熱溫度（）200A道燈電流（mA)60載氣流量（ml/min)400B道燈電流（mA)0屏蔽氣流量（ml/min)1000觀測高度（mm)8測量方法Std.Curve讀數方式Peak Area讀

11、數時間（s)10延遲時間（s）1測量重復次數1熒光光度計(分析項目：Hg）工作條件負高壓PMT(V)260加熱溫度（）200A道燈電流（mA)0載氣流量（ml/min)400B道燈電流（mA)15屏蔽氣流量（ml/min)1000觀測高度（mm)10測量方法Std.Curve讀數方式Peak Area讀數時間（s)10延遲時間（s）1測量重復次數12試驗方法2.1樣品預處理稱量2ml樣品于消解罐中，分別加HNO3、H2O2各3ml和1ml，將安全閥蓋好，靜置過夜，第二天將消解罐放入微波消解儀中，根據不同種類的樣品設定消解系統(tǒng)的最合適分析條件（本次生鮮乳消解的條件為下圖），至消解完全，冷卻后用5

12、%鹽酸溶液定容轉移至25ml（砷需要加入1ml硫脲和抗壞血酸混合液進行定容再轉移至25ml），混勻待測，同時制備溶液空白8。注意：砷消解之后，需要在電熱板上趕酸處理，一般需要3個半小時。STEPPOWERPAMPPSICONTROL()HOLDMAX11200w10010：0080012005:0021200w10010：0080015015:0031200w10010：0080019525:002.2標準系列制備1.汞標準系列：分別吸取100ng/ml汞標準使用液0.00、0.10、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 于25ml容量瓶中，用5%鹽酸稀釋至刻度，混勻。各

13、自相當于汞濃度0.00、0.40、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ng/ml。2.砷標準系列：分別吸取1g/ ml砷使用標準液0、0.05、0.10 、0.15、0.20、0.25于25ml容量瓶，用5%鹽酸稀釋至刻度，混勻。各自相當于砷濃度0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00ng/ml。2.3測定 濃度測定方式測量：將儀器的條件設置到樣品處理的最合適范圍，慢慢使爐溫升到適合溫度 ，經10min到20min的穩(wěn)定時間，用5%鹽酸進樣平衡讀數后，開始對標準進行測量，再進行樣品的測量。注：在進行測量之前必須清洗進樣器，保證測量結果的準確性。3試驗

14、結果3.1計算方式用此公式計算汞的含量：式中：X試樣中汞的含量，單位為mg/kg或mg/L；C試樣消化液中汞的含量，單位為ng/ml；C0試劑空白液中汞的含量，單位為ng/ml；V試樣消化液總體積，單位為ml；m試樣質量或體積，單位為g或ml用此公式計算砷的含量：式中：X試樣的砷含量，單位為mg/kg或mg/L；C1試樣被測液的濃度，單位為ng/ml；C0試劑空白液的濃度，單位為ng/ml；m試樣的質量或體積，單位為g或ml；3.2分析報告雙道原子熒光法檢測報告序號樣品號A道元素：AsB道元素：Hg熒光強度值測定濃度單位熒光強度值測定濃度單位1KB5.8050.0000µg/L*0.

15、0000.0000µg/L2KB0.0000.0000µg/L*0.0000.0000µg/L3H0121358.9088.6219µg/L1651.2658.0573µg/L4H0121358.8788.5929µg/L1649.7478.0679µg/L5H0121351.6308.5699µg/L1626.1887.9526µg/L6H0121335.9408.4591µg/L1636.0028.0006µg/L7H0121327.6828.4008µg/L1642.6

16、128.0330µg/L8H0121328.7058.4080µg/L1644.4608.0420µg/L9TJ284.9881.0342µg/L406.6581.9847µg/L10TJ290.1901.0710µg/L432.1252.1093µg/LA道(As)標準系列序號標液濃度c(µg/L)熒光強度If空白0.000238.04610.000140.32322.000415.03334.000724.58346.000968.98858.0001267.292610.0001561.715工作曲線r=0.

17、9997 a=141.545 b=138.597 c=0.000相關系數：r=0.9997 C=0.000 a=141.545 b=138.597線性方程：If=141.545*C+138.597B道（Hg)標準系列序號標液濃度c(µg/L)熒光強度If空白0.000347.73610.0009.02020.40088.68031.000209.98042.000405.06854.000800.93366.0001215.09378.0001643.573810.0002052.942工作曲線r=0.9999 a=204.347 b=1.099 c=0.000相關系數：r=0.99

18、99 C=0.000 a=204.347 b=1.099線性方程：If=204.347*C+1.099A道原始數據（元素：As）序號樣品標識空白強度濃度單位形態(tài)質體比次數1KB261.4805.8050.0000µg/LLiquid1.000012KB261.4800.0000.0000µg/LLiquid1.000013H012261.4801358.9808.6219µg/LLiquid1.000014H012261.4801354.8788.5929µg/LLiquid1.000015H012261.4801351.6308.5699µg

19、/LLiquid1.000016H012261.4801335.9408.4591µg/LLiquid1.000017H012261.4801327.6828.4008µg/LLiquid1.000018H012261.4801328.7058.4080µg/LLiquid1.000019TJ261.480284.9881.0342µg/LLiquid1.0000110TJ261.480290.1901.0710µg/LLiquid1.00001B道原始數據（元素：Hg）序號樣品標識空白強度濃度單位形態(tài)質體比次數1KB313.4050.0000

20、.0000µg/LLiquid1.000012KB313.4050.0000.0000µg/LLiquid1.000013H012313.4051651.2658.0753µg/LLiquid1.000014H012313.4051649.7478.0679µg/LLiquid1.000015H012313.4051626.1887.9526µg/LLiquid1.000016H012313.4051636.0028.0006µg/LLiquid1.000017H012313.4051642.6128.0330µg/LLiq

21、uid1.000018H012313.4051644.4608.0420µg/LLiquid1.000019TJ313.405406.6581.9847µg/LLiquid1.0000110TJ313.405432.1252.1093µg/LLiquid1.000014分析與討論4.1生鮮乳消解和其它離子的影響近年來，環(huán)境問題變得日趨嚴重，加之含砷和汞的飼料及飼料添加劑運用于畜牧業(yè)，各種形式的砷和汞可能存在于牛奶中，所以在檢測樣品之初，對樣品消解是必要的處理方式，本試驗運用硝酸-過氧化氫對生鮮乳進行了消解。研究表明9，硝酸-過氧化氫混合溶液氧化性非常強，把二價汞還

22、原為單質，將砷化氫與單質汞載入原子化器需要氬氣作為載氣。氧化成了無機形式的二價汞，硫脲抗壞血酸溶液的加入，使溴化反應無法繼續(xù)進行，對該氧化劑有還原作用，也能使高價砷轉化為低價砷，硼氫化鉀的加入也使砷的形式發(fā)生了變化，轉變?yōu)樯榛瘹?，同時二價汞Cu、Ni、Co、Ti、Bi等金屬元素是本實驗主要干擾因素，本實驗運用較低的PH與硫脲抗壞血酸溶液結合，能夠消除上述元素的干擾或是生成沉淀，很大程度上降低了這些元素的含量，消除了干擾元素對結果的影響。4.2儀器工作條件的選擇4.2.1負高壓和燈電流影響負高壓的原因有熒光強度、暗電流，噪音等，這些因素與負高壓有正比關系，但是為了符合這次實驗要求，所以負高壓Hg

23、選擇260V，As選擇300V較合適。燈電流是影響靈敏度的重要因素，燈電流較大會引起自吸反映，隨之會出現較大雜音，而且會降低空心陰極燈的使用壽命，實驗確定砷的熒光信號在燈電流為60mA時達到最大值，汞的熒光信號在燈電流為15mA時達到最大值。4.2.2原子化器高度根據實驗可以得出：原子化器的高度對靈敏度有較大影響，原子化器的高度較低時機身會發(fā)出較大的雜音，降低了檢測的準確性，選擇8mm作為測定砷的原子化器高度，選擇10mm作為測定汞的原子化氣高度。4.2.3載氣與屏蔽氣流量氬氣流速在3001000mlmin范圍內熒光強度變化不顯著，所以選擇400mlmin的載氣流量。實驗結果受屏蔽氣流量的影響

24、很小，所以選擇1000mlmin較為合適。4.2.4還原劑濃度的影響通過實驗可知：硼氫化鉀相對分子質量很小的時候，起不到良好的還原作用；如果硼氫化鉀相對分子質量大時，會生成一定量的氫氣，對氫化物的形成有顯著影響，降低了熒光強度。硼氫化鉀質量濃度在20gL之間，砷和汞獲得較高的精密度。故選擇濃度為20gL的硼氫化鉀溶液作為反應體系的還原劑。（注：硼氫化鉀溶液應現用現配，若放置時間稍長，便會產生氣泡，影響溶液的提升量，降低它的還原能力，使靈敏度降低10。4.3消解過程的影響若是消解不完全，則消解容器中殘留混酸將會影響之后的酸堿度11，對結果有較大影響。因此反復添加純水10mI，34次，加熱趕酸，尤

25、其砷消解后，必須加熱趕酸，這是為了使余下的酸與氧氮化物排出試樣中，使得實驗更加準確。5結論國家標準規(guī)定牛奶中As的含量不能超過0.2mg/kg；國家標準規(guī)定牛奶中Hg的含量不能超過0.01mg/kg12。本實驗運用精確的分析儀器，正確且詳細的分析方法和步驟，建立了氫化物原子熒光光譜法同時測定生鮮乳中的砷和汞。加標回收率測定結果完全符合國家標準，方法簡便且可信，能夠滿足對生鮮乳中砷和汞的檢測工作。1 Digestion International Agency for research on Cancer.Monographs. Evaluation of the CareinogenceJ .Scientific ,Publication,1980:39.2 北京海光儀器有限公司,原子熒光光度分析方法手冊（內部資料）,北京