电热板消解ICP－MS测定生物质中的砷

2019-04-15程晋俊李嘉龙刘君侠刘琼玉

山东化工 2019年5期

程晋俊，朱华，叶巡，李嘉龙，刘君侠，刘琼玉*

(1．工业烟尘污染控制湖北省重点实验室(江汉大学)，湖北武汉 430056;2．中交二航局市政建设有限公司，辽宁大连 116000)

我国是一个农业大国，生物质资源十分丰富，每年产生的农业秸秆达到7亿吨，生物质能占我国最终能源消耗的23．5%，我国广大农村地区以生物质直接作为燃料广泛使用，还有很多地区的农业秸秆未进行处理和利用，直接露天焚烧。生物质的燃烧会排放大量的CO、碳黑(BC)、颗粒物、AS、Hg等有害重金属，其中排放的重金属砷可以通过水、大气等途径进入人体造成危害，砷可以通过呼吸道、消化道和皮肤接触进入人体，并在人的肝脏、肾脏等器官中积累，从而引起慢性砷中毒。因此生物质中砷元素的测定对有效控制生物质燃烧砷的排放具有一定意义。

目前对于砷的测定方法有很多，如砷斑法、银盐法、原子荧光光谱法(AFS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP－AES)以及电感耦合等离子体质谱法(ICP－MS)等［1－4］。银盐法和砷斑法操作比较繁琐、灵敏度低;AFS、ICP－AES、ICP－MS等仪器法的便、快速、灵敏度高。ICP－MS是近年来发展最快的痕量分析技术之一，可以同时进行多种元素的测定［5－6］，简单快捷、检出限低、线性范围宽，但是对于砷的测定35Cl40Ar会产生干扰，且As无其它同位素。目前关于ICP－MS测定砷的方法广泛应用于环境分析和食品分析中，对于生物质中As的测定还未出台相应的标准。为避免35Cl对ICP－MS测定75As的干扰，本研究采用硝酸－过氧化氢体系进行消解;为消除基体干扰，，采用标准加入法进行定量;探讨该方法测定生物质种砷的精密度、准确度和检出限。

1 实验部分

1．1 主要仪器与试剂

ICP－MS iCAP(Q THermo Fisher SCIENTIFIC);电热板消解仪(ML，北京市永光明医疗器械厂);硝酸(优级纯，国药集团化学试剂有限公司);过氧化氢(优级纯，国药集团化学试剂有限公司);砷标准溶液(GSB04－1714－2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心);生物质样品(水稻秸秆风干样)。

1．2 ICP－MS仪器工作参数

射频功率:1548．6 W;界面温度:33．23℃;冷却水流量:3．00 L/min;冷却气体流量:14．00 L/min;辅助气体流量:0．79 L/min;物化气体流量:1．07 L/min。

1．3 生物质样品的预处理方法

自然风干后的生物质样品用破碎机进行破碎后过100目筛，准确称取约0．5 g过100目筛后的样品(精确至0．0001 g)置于高脚烧杯中，用适量超纯水将样品润湿，加入10 mL浓硝酸浸泡过夜;然后将烧杯置于电热板上于180℃加热消解1 h，待得到清亮溶液后，取下烧杯冷却至室温，再加入2 mL过氧化氢，缓慢加热至近干，取下冷却至室温，采用1%硝酸定容至25 mL。同时做全程序空白实验。

1．4 砷标准溶液曲线的绘制

1000 mg/L的As标准溶液(GSB04－1714－2004)，采用逐级稀释的方法，配置浓度梯度为 1、10、20、50、100 μg/L的标准溶液，ICP－MS测得砷标准曲线的方程为Y=15777X－4016．3，相关系数(r)=0．9999。

2 结果与讨论

2．1 精密度

称取6组平行的生物质样品(0．5000 g)，采用硝酸－过氧化氢体系于电热板消解，用1%硝酸定容至25 mL，ICP－MS测定。平行测定6次结果及相对标准偏差如表1所示。

表1 电热板消解生物质中砷测定结果(n=6)Table 1 Determination of arsenic in biomass by electrothermal plate digestion(n=6)

由表1可知，6次平行测定平均值为2．57 mg/kg，相对标准偏差RSD=1．5%，在5%以内，表明该方法精密度较高。

2．2 检出限

对样品空白溶液平行测定11次，以3倍测定值的标准偏差所对应的浓度值为砷元素的检出限，按照称样量为0．5000 g，定容至25 mL计算出该方法对砷的检出限为0．0109 mg/kg。

2．3 标准加入曲线

为了消除生物质样品中的共存组分对砷测定的干扰，采用标准加入法进行定量。称取5组平行的生物质样品(0．5000 g)，分别加入 0、1．0、1．5、2．0、2．5 μg 的 As标准溶液，采用硝酸－过氧化氢体系于电热板消解，用1%硝酸定容至50 mL，进行ICP－MS测定。以信号强度I对砷加标浓度C做图，得到标准加入法线性回归曲线如图1所示。