密闭消解HG-AFS法测定丹参植株中汞含量

李瑶佳，杨　超，胡晓荣

（成都理工大学材料与化学化工学院矿产资源化学四川省高等学校重点实验室，四川成都610059）



密闭消解HG-AFS法测定丹参植株中汞含量

李瑶佳，杨超，胡晓荣

（成都理工大学材料与化学化工学院矿产资源化学四川省高等学校重点实验室，四川成都610059）

摘要：为评价中江丹参植株汞含量水平、了解汞的植株分布，采用HNO3-H2O2密闭消解、氢化物发生原子荧光法测定来自中江丹参种植基地的12个植株样品中的汞含量。实验优化还原反应条件，通过国家标准物质比较不同消解方法对测定结果的影响及验证方法的准确度和可靠性，密闭消解获得结果的准确度和精密度符合痕量分析要求。方法检出限为0.12μg/L，相对标准偏差为7.8%，样品加标回收率为81.0%～115.0%。丹参根中的汞含量未超过国家药典标准（＜0.2mg/kg），部分茎和叶含量超标，植株汞含量分布为叶＞茎＞根。

关键词：汞；丹参；密闭消解；原子荧光

0　引言

汞（Hg）是人体毒性微量元素，过量摄入汞会对人体神经、运动、肾脏、心血管、免疫和生殖等系统造成严重伤害[1]。近年来，由于工农业发展导致汞污染日益严重，一些产地中药材汞含量增加或超标[2]。丹参（Salvia miltiorrhiza）的干燥根是一种传统中药材，广泛用于心脑血管疾病的治疗，市场需求量巨大。中江丹参是我国主源优质品种，采用农地间作栽种，可能受到来自土壤、农药、化肥的汞污染。丹参植株地上部分生物量约占全草的67%，含有活性抗氧化的酚酸类物质，具有潜在应用价值[3]。了解丹参植株汞含量水平对于从源头上控制丹参药材和制剂的汞含量，开发地上部分潜在应用价值具有重要意义。

植物中汞含量较低，并且汞在样品前处理过程中容易挥发损失，建立灵敏而准确的测定方法是评价丹参汞含量的基础。氢化物发生-原子荧光光谱法（HG-AFS）因具有灵敏度高、线性范围宽、准确度高、精密度好、仪器操作方便等特点而用于汞的测定。本文分别采用敞开电热板加热[4]、高压罐密闭烘箱加热[5]和密闭微波加热[6]3种消解方法处理国家标准物质柑橘叶（GSB-11），优化HG-AFS法[7-8]的仪器工作条件和汞还原条件，对比不同消解方法对植物样品汞含量测定的影响。

1　实验部分

1.1仪器与材料

AFS-3000型双道原子荧光光度计（北京海光仪器公司）；汞编码空心阴极灯（北京有色金属研究总院）；ETHOS A微波消解仪（意大利Milestone公司），工作条件为功率1000 W，10min内将温度从室温升至165℃，保持15min，断电20min后取出消解罐。

汞标准溶液1000μg/mL（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；国家标准物质柑橘叶GBW10020 （GSB-11，汞含量（0.150±0.002）mg/kg）。浓HCl，浓HNO3、浓H2SO4为优级纯；NaBH4、NaOH、H2O2为分析纯；实验用水为二次去离子水；所有玻璃器皿用20% （ν：ν，下同）的HNO3浸泡24h后依次用自来水和二次去离子水洗净。

丹参植株采挖于四川省中江县丹参种植基地不同区域的田块，每个样品分拣为根、茎、叶，依次用自来水和去离子水洗净，60℃烘干粉碎后过60目筛。

1.2仪器工作条件

灯电流20mA；负高压260V；原子化器高度8mm；载气流量400mL/min；屏蔽气流量800mL/min；读数时间10 s；延迟时间1.5 s；测量方式为标准曲线法；读数方式为读取峰面积；载流5% HNO3（ν：ν，下同）；还原剂0.5g/L NaBH4溶液（5g/L NaOH）。

1.3样品消解方法

电热板湿法消解：称取0.5000g样品于50mL烧杯中，加入10mL体积比为4：1的HNO3（浓）+HClO4（浓）混合酸，盖上表面皿放置过夜；次日控制电热板温度为130～140℃加热，观察样品消解程度，适量补充混合酸。待溶液清亮时取下冷却至室温，用5% HNO3定量转入25mL容量瓶中，随带试剂空白。

水浴消解：称取0.5000g样品于25mL比色管中，用少量水湿润，加入HCl（浓）+HNO3（浓）体积比为3：1的新配王水10mL，加盖虚掩，于沸水水浴中加热4h，期间每隔15min摇动1次。取下冷却后用去离子水定容至25mL，待溶液澄清后上机测定，随带试剂空白。

高压罐密闭消解：称取0.5000g样品于聚四氟乙烯内胆中，加入5mL浓HNO3，加盖虚掩，放置过夜。次日再加入1mL H2O2，将内胆放入不锈钢外套中，旋紧后置于电烘箱内。烘箱温度从室温上升到100℃后保持1h，使内胆均匀膨胀，然后将温度调至130℃加热6 h。取出冷却至室温，用5% HNO3定量转入25mL容量瓶中，随带试剂空白。

微波消解：称取0.5000g样品于微波消解罐中，加入5mL浓HNO3，浸泡1～2h后按照升温程序进行消解。冷却后取出内胆，用5% HNO3定量转入25mL容量瓶中，随带试剂空白。

2　结果与讨论

2.1化学反应条件的优化

2.1.1载流硝酸浓度的选择

固定NaBH4质量浓度为0.5g/L，试验了1%～9% （ν：ν）的载流HNO3对汞标准溶液（4μg/L）和空白溶液荧光强度的影响，结果见图1。随着HNO3体积分数的增加，汞标准溶液和HNO3空白溶液的荧光强度都增加，当HNO3达到5%时汞标准溶液荧光强度达到最大，随后下降；原因是随着酸度的增加，NaBH4分解速度加快，产生的过多氢气稀释了汞原子蒸气的浓度。对于空白溶液来说，随着酸度增加产生氢气的量增加，氩氢焰强度增加，背景荧光强度也随之增加。酸度太低汞离子还原不完全，灵敏度低；酸度太高产生过多氢气稀释汞原子蒸气浓度并且增加背景荧光值，故选择5%的HNO3作为载流。

2.1.2还原剂浓度的选择

固定载流HNO3体积分数为5%，试验了0.3～3.0g/L 的NaBH4对汞标准溶液（4 μg/L）和空白溶液荧光强度的影响，结果见图2。随着NaBH4质量浓度的增加，汞标准溶液和空白溶液的荧光强度都增加，当NaBH4达到0.5g/L时，标准溶液荧光强度达到最大。还原剂浓度太低，还原能力弱，灵敏度低；浓度太高，会产生大量氢气稀释汞原子蒸气的浓度，灵敏度也会降低；大量氢气的产生也增加了背景荧光值。因此，选择0.5g/L的NaBH4作为还原剂。

2.2汞的记忆效应

由于玻璃管路表面硅醇基的离子化，硅氧离子容易与汞离子形成较稳定的化学键而吸附汞离子；聚乙烯管在压制过程中，表面的部分共价键断裂或扭曲产生带电荷的不饱和碳原子，极性碳原子与汞离子结合也可吸附汞离子。因此，汞溶液在经过仪器进样管路时会被部分吸附。实验比较了连续测定10次4，8 μg/L汞标准溶液和5% HNO3空白溶液的荧光强度变化，结果如图3所示。标准溶液的荧光强度随着测定次数的增加而增加，当达到吸附平衡后稳定。4μg/L汞标准溶液第1～5次测定荧光强度连续增加，后一次相对于前一次分别增加1.04%～1.71%；8 μg/L汞标准溶液第1～7次测定荧光强度连续增加，后一次相对于前一次分别增加0.5%～2.91%。该现象表明，汞标准溶液流经仪器管路后发生了汞的吸附，后一次进样管路吸附汞的量相对于前一次减少，从而荧光值逐渐增加，当达到吸附与解析平衡后荧光值趋于稳定。单次测量中由于管路吸附导致的荧光值减小百分比较小，引入误差在痕量分析允许范围之内。

图1　载流HNO3体积分数对荧光强度的影响

图2　还原剂NaBH4质量浓度对荧光强度的影响

图3　汞的记忆效应

在测定了8 μg/L汞标准溶液后连续测定5% HNO3空白溶液，其荧光强度随着测定次数增加逐渐降低，表明此时管路中吸附的汞由5% HNO3不断带出，当管路中吸附的汞降低到很少后达到空白溶液稳定的荧光背景值。从以上实验和讨论可以看出，如果测量了高浓度样品后紧接着测量低浓度样品会使实验结果偏高，所以测量工作应从低浓度到高浓度顺序进行，测量高浓度样品后应增加仪器管路的清洗次数。

2.3线性范围和检出限

采用逐级稀释法用5%的HNO3配制2.0，4.0，6.0，8.0，10.0μg/L汞标准系列。按1.2节方法测定，曲线方程I=357.230c+3.932，线性相关系数r=0.9996。汞在0.0～10.0 μg/L之间与荧光强度呈良好的线性关系，虽然更高质量浓度的汞与荧光强度之间仍保持良好的线性关系，但高质量浓度的汞容易在仪器管路中吸附残留，对于植物样品中较低含量汞的测定，工作曲线汞质量浓度上限应选择10.0μg/L即可。以11个空白试剂荧光值标准偏差的3倍对应质量浓度作为分析方法定性检出限（D=3S/K），即0.12μg/L；以11个空白试剂荧光值标准偏差的10倍对应质量浓度作为分析方法定量检出限（D=10 S/K），即0.40μg/L。

2.4不同方法消解标准物质结果对比

表1　不同消解方法的准确度和精密度（BZ_31_1318_1355_1350_1417±s，n=6）

采用敞开和密闭消解方法分别平行处理6份柑橘叶标准物质，汞含量测定结果见表1。虽然严格控制电热板温度低于140℃，汞的损失仍然很严重，测定结果回收率低（43.7%～82.0%）、波动性大（RSD= 21.3%）。采用王水水浴消解，测定结果回收率增加（80.7%～105.3%）、波动性减小（RSD=10.4%），但是样品纤维素消解不完全，对于纤维素含量高的植物样品，可能存在汞释放不完全和纤维素的吸附作用而使测定结果偏低。高压罐密闭消解和密闭微波消解试剂加入量小，消解完全，回收率和精密度均能达到痕量分析要求，样品测定结果与标准值吻合。

2.5实际样品加标回收率实验

称取丹参根1，2，3号样品0.5000g，加入汞标准溶液并分别进行两种密闭消解，定容至25mL测定加标回收率，结果如表2所示，回收率在81.0%～115.0%之间，方法结果可靠。

2.6样品分析

采用高压密闭消解方法测定12个丹参植株根茎叶中的汞含量，结果见表3。丹参根中的汞含量均未超过《中国药典》[9]规定值（＜0.2 mg/kg），部分茎和叶中的汞含量超过规定值，丹参植株汞含量分布为叶＞茎＞根。

表2　密闭消解方法加标回收率数据

表3　丹参样品中的汞含量（BZ_31_1318_1355_1350_1417±s，n=3）　mg/kg

3　结束语

本文采用标准物质对比了密闭消解和敞开消解的测定结果，密闭消解方法获得结果的准确度、精密度和回收率均符合痕量分析要求。电热板敞开消解试剂加入量大、空白值高、汞易挥发损失，不易获得准确结果。仪器在测定过程中汞的记忆效应明显，应该按由低到高浓度顺序测定，测定高浓度溶液后应增加对仪器管路的清洗次数。分析实践中，可根据样品数量和工作效率要求选择高压密闭消解或微波消解。丹参根中汞含量远低于地上部分，若开发利用需要考虑去除提取物中的汞。

参考文献

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[2]赵连华，杨银慧，胡一晨，等.我国中药材中重金属污染现状分析及对策[J].中草药，2014，45（9）：1199-1206.

[3]史国玉，周凤琴，郭庆梅.丹参与白花丹参叶化学成分与药理临床研究进展[J].时珍国医国药，2011，22（2）：465-467.

[4]赵斌，陈志兵，董丽.氢化物发生-原子荧光光谱法测定植物样品中汞硒砷[J].岩矿测试，2010，29（3）：319-321.

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[6]石杰，朱永琴，龚雪云.氢化物发生-原子荧光法测定中药中痕量汞[J].光谱学与光谱分析，2004，24（7）：893-895.

[7]曾超，陆建平，薛敏华，等.氢化物发生-原子荧光光谱法间接测定中草药中的稀土元素[J].光谱学与光谱分析，2014，34（7）：1959-1962.

[8]胡晓荣，刘健，周莉.紫甘蓝花青素分光光度法同时测定微量铝和铁[J].中国测试，2013，39（3）：38-41.

[9]国家药典委员会.中华人民共和国药典2010版[M].北京：中国医药出版社，2010：70.

（编辑：徐柳）

Determination of mercury in Salvia miltiorrhiza by HG-AFS after closed digestion

LI Yaojia，YANG Chao，HU Xiaorong
（Mineral Resources Chemistry Key Laboratory of Sichuan Higher Education Institutions，College of Materials and Chemistry & Chemical Engineering，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

Abstract:In order to understand the mercury level and distribution in Salvia miltiorrhiza. The total mercury concentrations in the organs of the plant collected from 12 sites across Zhongjiang were determined by hydride generation atomic fluorescence spectrometry（HG-AFS）after HNO3-H2O2closed digestion. Reaction conditions of redox were optimized to obtain the highest sensitivity. The different analytical results of reference material digested by open and closed methods were compared. The accuracy，precision and recovery of closed digestion accorded with the requirements of trace analysis. The detection limit，relative standard deviation and recoveries rate of the method were 0.12 μg/L，7.8%，and 81.0%-115.0% respectively. Mercury content in root was lower than the regulated value of Chinese pharmacopoeia（＜0.2 mg/kg），but it in partial leaves and stems samples exceeded the value. Mercury distribution characteristics in salvia miltiorrhiza followed concentrations order of leaf＞stem＞root.

Keywords:mercury；Salvia miltiorrhiza；closed digestion；atomic fluorescence spectrometry

作者简介：李瑶佳（1990-），女，四川西昌市人，硕士研究生，专业方向为分析化学。

基金项目：四川省自然科学基金项目（2015080003）

收稿日期：2015-08-03；收到修改稿日期：2015-10-09

doi：10.11857/j.issn.1674-5124.2016.01.011

文献标志码：A

文章编号：1674-5124（2016）01-0045-04