氢化物原子荧光光谱法测定饲料中的砷

2014-10-21赵志辉时文兴

中国饲料 2014年15期

林淼，赵志辉，韩薇，时文兴

（上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所上海市饲料质量监督检验站，上海奉贤 201403）

砷及含砷化合物的毒性较大，具有很强的蓄积性，长期接触会引起细胞中毒和毛细血管中毒，动物长期摄入被砷污染的饲料后，对心肌、呼吸、生殖、免疫系统会产生不同程度的损伤作用。人体长期接触甚至会诱发恶性肿瘤（韩立志，2008）。我国规定配合饲料中的砷含量不能超过2 mg/kg，浓缩饲料和预混合饲料中砷含量不能超过10 mg/kg（GB/T 13078-2001）。目前，砷的测定方法主要有分光光度法、色谱法、砷斑法及电化学分析方法等（高丽红等，2008）。然而由于饲料中砷含量较低，有些方法的检出能力无法满足测定需要。原子荧光光谱具有原子吸收和原子发射光谱两种技术的优势，并克服了上述单一技术的缺点，再与氢化物发生法连用，达到气液分离的效果，是一种优良的痕量分析技术。并且其仪器结构简单、灵敏度高、检出限低、气相干扰少、适合多元素快速分析。本实验建立了氢化物发生原子荧光光谱法测定饲料中的砷。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂仪器：AFS-930型全自动双道原子荧光光谱仪（北京吉天仪器公司），配电脑工作站，自动处理数据，自动进样系统；相应的砷高强度空心阴极灯。

试剂：高纯氩气（99.999%）、去离子水、盐酸、硝酸、高氯酸、1%硫脲-抗坏血酸混合液（m/V），1%硼氢化钾溶液（在0.5%氢氧化钠溶液中配制）。砷标准溶液：按国家标准方法配制标准贮备液，在实验当天稀释标准用砷浓度为20 ng/mL，酸度保持3%（V/V）。

1.2 仪器条件及设定参数光电倍增管负高压270 V，原子化器温度200℃，原子化器高度8 mm，空心阴极灯电流30 mA，载气流量400 mL/min，屏蔽气流量800 mL/min，延迟时间1.5s，读数时间8s。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理饲料样品来自上海市几家饲料厂。预混合饲料样品不需要消解，可直接进行提取测定。准确称取预混料样品1.00～1.50 g至150 mL三角瓶中，加入5 mL浓盐酸，再加入0.5 mL硫脲-抗坏血酸混合液，混匀，过滤。同时做空白对照。

配合饲料和浓缩饲料样品含有较多有机质，需经过消解。准确称取2.00 g饲料样品于150 mL三角瓶中，加入 20 mL 硝酸-高氯酸（4∶1，V/V）混合酸放置过夜，加玻璃珠数粒置于电热板上加热消化，若消解不完全可补加混合酸，消化至溶液无色透明或呈淡黄色，继续加热消化至冒白烟。放冷后滴加5%盐酸，将消化液转入25 mL具塞管中，加入0.5 mL硫脲-抗坏血酸混合液，混匀，过滤。同时做空白对照。

1.3.2 标准工作曲线及样品测定将标准使用液和样品放入自动进样器中，开机后设定参数，自动配成砷含量为 1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、20.0 ng/mL系列溶液。待仪器稳定后，测定空白及标准工作曲线，对样品进行测定，通过曲线可读出样品中砷元素含量。

2 结果与讨论

2.1 仪器条件的选择

2.1.1 灯电流灯电流的大小与待测元素检出的荧光强度、背景信号有密切的关系，在一定范围内灯电流越大，荧光信号越强，但灯电流过大会降低空心阴极灯的使用寿命。本实验研究了灯电流在20～35 mA与荧光强度的关系，结果表明采用30 mA的灯电流效果较好。

2.1.2 光电倍增管负高压随着光电倍增管负高压的升高，所测得的荧光强度也升高，灵敏度随之升高，但是负高压太高会使荧光强度溢出，实验研究了240～290 V负高压对荧光强度的影响，结果如图1所示。结果发现负高压为270 V时具有较理想的荧光强度，因此本实验采用270 V负高压进行测定。

图1 负高压与荧光强度的关系

2.1.3 载气流量载气流速与测得的荧光强度、背景信号有一定的关系，流速越大，信号水平越低，但载气流速过小，氢-氩焰不够稳定，得到的信号也偏低。实验在载气流量分别为200、300、400、500、600 mL/min 进行测定，测定结果见表 1。载气流量400 mL/min时具有最高的荧光强度，因此本实验选择载气流量为400 mL/min。

2.1.4 炉丝高度炉丝高度过高时，荧光强度随高度增加而降低，但过低噪音增大，研究发现8 mm最为合适。

2.2 载流酸度的选择由于盐酸比硝酸更稳定，并且盐酸有还原作用（宗荣芬，2005），因此以盐酸为介质酸，以20 ng/mL的砷标准溶液为测定对象，在上述仪器分析条件下，分别在1%、3%、5%、7%、10%、15%、20%（V/V）的盐酸介质中测定砷的相对荧光强度。实验结果表明，酸度在大于3%对荧光强度值影响不大。因此确定采用3%的盐酸为载流和空白试剂。

表1 载气流量对砷测定的影响

2.3 还原剂浓度的选择硼氢化钾作为体系中气态物发生的还原剂，对方法的灵敏度、准确度和稳定性有非常大的影响。浓度过高，产生过多的氢，灵敏度会降低，并引起液相、气相干扰；浓度过低气态物难以形成。通过改变硼氢化钾浓度进行砷的荧光强度测定，实验结果表明，硼氢化钾溶液质量浓度在0.8%～1.2%，砷荧光强度相对变化不大而且较稳定，因此选择质量浓度为1.0%硼氢化钾溶液作为还原剂。

2.4 工作曲线及检测限在1.2的实验条件下，将砷标准工作液自动稀释成 1.0、2.0、4.0、8.0、16.0、20.0 ng/mL进行测定。相关系数为0.9994，线性方程If=46.29626 C-5.7593。根据检出限测定程序，连续测定标准空白溶液和标准系列的荧光信号，计算出本方法的检出限为0.04 ng/mL。

2.5 精密度在本实验所确定的最佳条件下，连续测定含砷10 ng/mL的标准溶液，荧光强度的相对标准偏差（RSD）为1.84%。

2.6 饲料样品测定及回收率实验采用本法测定了上海市饲料厂提供的5个批次的饲料样品，每个样品重复测定三次，分析结果见表2。采用标准加入法对样品进行了回收率实验（n=3），饲料样品的平均回收率为95.8%～99.7%。