氢化物发生原子荧光法测定头发样品中的硒

2015-03-28杨志羡

化学分析计量 2015年4期

杨志羡

（内蒙古地方病防治研究中心，呼和浩特 010031）

硒是人体必需的微量元素之一，是参与人体物质代谢、能量代谢和人体生长发育的重要元素［1］，是谷胱甘肽酶的重要组成部分，对防治克山病、大骨节等疾病起重要作用［1–2］。头发中的硒含量能反应体内硒元素的营养水平，但如果硒含量过大则会引起中毒［1–2］。通过检测头发中硒元素的含量可以评估硒元素含量对人身体健康的影响［3］。目前我国尚无统一的国家标准、行业标准或地方标准来测定头发中的硒元素，常见的测定方法有二氨基联苯胺分光光度法［4］、离子色谱法［5］、石墨炉原子吸收法［6］、ICP–OES法［7］等。分光光度法稳定性好、准确度高，但样品的前处理比较繁琐，不适于大批量发样检测，且实验使用毒性强的有机试剂不利于环保；而离子色谱法、ICP–OES法因成本较高而难以得到推广；氢化物发生原子吸收法重现性差，准确度也不高；相比较而言，氢化物原子荧光法［8］测定硒元素精密度好、准确度高、检出限低，样品前处理相对简单，仪器普及率较高。将干净的头发样品置于混酸中消化，通过管式炉加热赶酸，再进入氢化物发生原子荧光仪中测定头发中微量的硒元素［9］。实验证明，该方法具有准确、快速、简便、能大批量检测等优点，可以广泛应用于卫生检验。

1 实验部分

1.1 实验原理

头发中的硒元素有多种存在形态，在HClO4–HNO3混酸（体积比为1∶3）中各种形态的硒元素被氧化成Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)，再经过6 mol／L的盐酸处理，将硒元素均还原为Se(Ⅳ)。Se(Ⅳ)在酸性条件下与硼氢化钠与盐酸产生的初生态氢反应，生成氢化物气体，以氩气为载体将氢化物气体导入石英炉原子化器中原子化［10］。以硒元素特种空心阴极灯为激发光源，使硒原子发出原子荧光，其荧光强度在一定范围内与硒含量成正比，以此作为硒定量的依据［9–11］。

1.2 主要仪器与试剂

双道原子荧光仪：AFS–230E型，附硒元素特种空心阴极灯、5B–1C型管式炉，兰州连化环保科技有限技术公司；

载气和屏蔽气：氩气，纯度为99.999 9%；盐酸、高氯酸、硝酸、氢氧化钠：优级纯；

还原剂溶液：称取一定量的氢氧化钠配制成质量分数为0.5%的溶液，再称取硼氢化钠溶于氢氧化钠溶液中使之质量分数为2%；

10%盐酸溶液：取一定量的优级纯盐酸溶于纯水配制成10%（体积分数）的溶液供仪器载流使用；

硒单元素溶液标准物质：1 mg／mL，编号为GSB 04–1751–2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心研制；

硒标准使用液：0.1 μg／mL，准确吸取硒单元素溶液标准物质1 mL于100 mL容量瓶中，以10%盐酸溶液定容至标线，准确吸取该溶液10 mL于100 mL容量瓶中，以10%盐酸溶液定容。

1.3 样品处理

取一定数量的头发样品(以下简称发样)，以10%的中性洗发水浸泡20 min，用超纯水洗净，在60℃烘箱中烤干或在防尘条件下自然干燥。然后将干燥的发样用剪刀剪碎到0.5～1 cm，再准确称取0.05 g(精确至0.000 1 g)剪好的发样于硬质玻璃试管中，加入3 mL消解液HClO4–HNO3混酸（体积比为1∶3），放置1夜，第2天在管式炉中加热赶酸。经过1夜的时间，混酸与头发中的有机物充分反应，在管式炉中，于90～170℃下升温赶酸。具体方法：先在90～100℃间加热1 h，再升温至120℃加热1 h，继续升温至140～150℃加热40 min，注意观察试管中现象，待管中液体下降一半时再升温至170℃左右进行赶酸（如果样品出现碳化现象，则降温至150℃后滴加1滴硝酸，加热至溶液澄清无碳化现象），赶酸完毕，取出样品冷却至室温。再加入1 mL 6 mol／L盐酸溶液，在80～90℃加热10 min，待有白色烟雾冒出，移出管式炉，冷却后把样品移入10 mL容量瓶中，加入1 mL浓盐酸，用超纯水定容至标线，取溶液上机测定。

1.4 仪器工作条件

灯电流：80 mA；负高压：300 V；载气：高纯氩气，流量为400 mL／min；屏蔽气：高纯氩气，流量为1 000 mL／min；读数方式：峰面积法；原子化器高度：8 mm。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件优化

(1)灯电流。控制灯电流大小可以激发光源的强弱，灯电流越大，光源越强，灵敏度越高。但过大的灯电流会引起自吸效应，且会导致且空心阴极灯的寿命减少［13］。分别调节灯电流为 50，60，70，80，90 mA进行试验，结果表明灯电流为80 mA时荧光强度最大。

(2)负高压。负高压增加时，仪器信号强度增大，灵敏度升高，但噪声增大，稳定性不够好［13］。分别调整负高压为 270，280，290，300，310 V 进行试验，结果表明选择300 V负高压荧光强度最大。

2.2 还原剂和碱的浓度

还原剂NaBH4是一种极易分解的物质，只有在碱性环境下才能稳定存在。因此要先配制一定浓度的稀碱溶液，再将称量好的NaBH4溶于碱液中。但体系碱性过大会降低反应的酸度而使灵敏度降低。试验表明，碱液质量分数宜控制在0.5%。还原剂NaBH4浓度不易过大，否则会引起液相干扰；浓度过低又使氢化物反应不完全同样导致灵敏度下降。分别取质量分数为 1.05%，1.50%，2.00%，2.50% 的NaBH4溶液进行试验，结果表明NaBH4溶液的质量分数为2.0%时荧光强度最大。

2.3 处理样品的盐酸浓度

处理样品中的硒元素需要适宜的酸度。如果溶液酸度过大，会与硒元素结合生成挥发性很强的SeCl4，导致样品中的硒元素损失，且盐酸用量过大会引入较大空白，测定结果不够稳定。但盐酸浓度过低会导致硒元素不能完全被还原为Se(Ⅳ)，使测量结果偏低［12］。综合以上因素，实验选择盐酸溶液的浓度为6 mol／L。

2.4 载流液盐酸的浓度

载流槽中的盐酸与NaBH4产生初生态的氢，初生态的氢与硒元素生成氢化物而进入原子化器原子化。载流盐酸浓度的大小直接影响初生态氢与硒元素的有效结合。分别取体积分数为2.0%，5.0%，10%，15%，20%的盐酸溶液作为载流液进行试验，结果表明，酸度过高时信号强度反而降低，而且会带来背景干扰，载流液盐酸的体积分数宜选择为10%。

2.5 标准曲线和检出限

分别吸取 0.1μg／mL 硒标准使用液 0，1，2，4，8，10，15，20 mL 于 8只 100 mL 容量瓶中，每只瓶中加10 mL浓盐酸，以纯水定容至标线，配制成质量浓度分别为 0，1，2，4，8，10，15，20 μg／L 的系列标准溶液，上机测定。以荧光强度（If）为纵坐标、以质量浓度（c）为横坐标进行线性回归，线性方程为If=205.762c+23.695，相关系数r=0.999 9。连续测定11次空白溶液的荧光强度，计算测定结果的标准偏差s，利用标准曲线斜率k，根据公式LD=3s／k计算检出限为0.021 8 μg／L。

2.6 精密度试验

将同一样品平行处理5份，依次进行检测，测定结果见表1。由表1可知，5次测定结果的相对标准偏差为0.8%，表明本法精密度较高。

表1 精密度试验结果

2.7 加标回收试验

分别称取5份浓度各不相同的发样，加入等量的硒标准溶液，进行加标回收试验［14］，试验结果见表2。由表2可知，硒的回收率为95%~108%，表明该方法对人发样中硒含量的测定准确可靠。

表2 加标回收试验结果

3 结语

采用氰化物发生原子荧光法测定头发样品中的硒含量时，采用管式炉加热消化法将样品与混酸装入硬质玻璃试管中静置一夜，加热赶酸，由于样品液面受热均匀，控制好升温程序，可避免样品溶液被蒸干的情况，碳化现象也很少，即使有碳化现象只需加入1到2滴硝酸，稍微延长加热时间即可。避免了湿法消解法只有器皿底部受热，温度不均匀，赶酸末期样品极易被碳化甚至蒸干，消化难度大等问题。

经过管式炉湿消化处理的发样，再利用原子荧光光度计测定头发中的微量硒元素，在严格的质量控制下，所测样品结果均符合要求。本法可一次性消化30例发样，具有操作简单、快速、检出限低、重现性好、可大批量检测样品的优点，是发样中微量硒元素测定的一种理想的分析方法［15］。

［1］郑世学，王瑞，王革娇，等.硒是双刃剑——谈微生物中的硒代谢［J］.华中农业大学学报，2013，32(5): 1–8.

［2］关振中.地方病防治［M］.哈尔滨：黑龙江省卫生宣传教育所，1985: 5–9.

［3］周志文，丁贺，李志强，等.原子吸收光谱法测定人发中微量元素［J］.光谱学与光谱分析，1984，4(5): 44–47.

［4］贾姗姗，朱连勤，朱风华，等. 3，3-二氨基联苯胺分光光度法检测硒［J］.畜牧与兽医，2012，44(6): 74–76.

［5］郭飞.离子色谱法测定头发中硒的实验研究［J］.中国质量技术监督，2012(9): 68–69.

［6］冯兴华.石墨炉原子吸收法测定头发中硒［J］.福建分析测试，2008，17(2): 32–33.

［7］刘亮，董绪燕，孙智达，等. ICP–OES测定人发中微量元素的方法研究［J］.微量元素与健康研究，2007，24(3): 45–46.

［8］韦昌金，刘霁欣，斐晓华，等.氢化物发生双道原子荧光同时测定砷和硒的［J］.分析化学研究报告，2008，36(8): 1 061–1 065.

［9］刘明钟，汤志勇.原子荧光光谱分析［M］.北京：化学工业出版社，2008: 15.

［10］刘少友，唐文华，张文华，等.氢化物原子荧光光谱法测定职务样品中的硒［J］.光谱学与光谱分析，2012，32(5): 1 401–1 404.

［11］武汉大学.分析化学［M］.5版.北京：高等教育出版社，2006.