文山州不同产地稻米的无机砷测定

李 蕾，张红琴

（文山学院 化学与工程学院，云南 文山 663099）

砷（As）是一种常见的有毒有害元素[1]，而无机砷更被视为最严重的污染物之一[2-3]。近年来，随着工农业生产的迅速发展，“三废”排放和农业投入品的滥用，砷污染已成为全球性的环境和食品安全问题。砷及其化合物被广泛应用于农业中做杀虫剂、消毒液、杀菌剂和除草剂等。不同的喷洒方式会对当地的土壤环境造成不同程度和范围的砷污染，环境中遗留下来的砷制剂以及地壳中的砷元素会通过植物的吸收和富集而累积在植物的可食部位，并通过食物链的循环关系在人的体内蓄积，严重威胁人体健康。砷的毒性取决于其形态，无机砷的毒性最高，三价无机砷毒性最强，五价无机砷次之。国际癌症组织（IARC）已将砷及其化合物确认为致癌物。人们如果吸入含砷空气或摄入被砷污染的食物、饮料时，有急、慢性砷中毒的可能，同时存在致癌致畸效应，自上世纪50年代以来，文山地区砷的开采冶炼步入大规模工业化时代，砒霜（As2O3）产量多年居全国首位。至90年代末，砷及其化合物产品逐步被其他产品替代，数十年采选冶炼生产过程遗留下来的砷渣（废物属性为危险废物）对环境污染严重，虽然现在砒霜生产企业已全部停产关闭，但仍对周边环境造成持续污染。有报道指出稻米可生物蓄积无机砷化合物，造成某些地区稻米中无机砷含量较高[4]。文山州群众以大米为主食，水稻中砷的主要表现形式是无机砷As（III）、As（V）和二甲基砷酸盐（DMA），因此监测稻米中无机砷的含量非常具有必要性。

本研究参照国家卫生和计划生育委员会2015年发布的《食品安全国家标准 食品中总砷和无机砷的测定》中第一法——液相色谱-原子荧光光谱法（LC-AFS）法对采自文山州5个县（市）稻米样品的无机砷进行测定，开展对文山州不同产地稻米样品中无机砷污染状况的评价，并按照仪器的需求做了部分优化改进：流动相改为15 mmol/L磷酸氢二铵溶液（pH6.0），载液改为7%硝酸溶液，还原剂改为2%硼氢化钾溶液和0.5%氢氧化钾溶液混合液。取样量为1 g，定容体积为20 mL时，检出限为：稻米0.02 mg/kg；定量限为：稻米0.05 mg/kg。

1 材料与方法

1.1 试剂

磷酸氢二铵、硼氢化钾、氢氧化钾、硝酸、氨水，均为分析纯。标准品亚砷酸根溶液（GBW08666），（AsO3-）=1.011±0.016 μmol/g 标准物质，购自中国计量科学研究院。

标准溶液的制备：亚砷酸盐[As（Ⅲ）]标准储备液（75.5 mg/L，按As计）：配置浓度为10 mg/L，准确量取亚砷酸根溶液标准物质1.32 mL，加水定容至10 mL，4 ℃保存，保存期一年。砷酸盐[As（V）]标准储备液（17.5 mg/L，按As计）：配置浓度为10 mg/L，准确量取亚砷酸根溶液标准物质0.57 mL，加水定容至1 mL，4 ℃保存，保存期一年。As（Ⅲ）、As（V）混合标准使用液（10.00 mg/L，按As计）：分别准确吸取1.0 mL As（Ⅲ）标准储备液（10 mg/L）、1.0 mLAs（Ⅴ）标准储备液（10 mg/L）于10 mL容量瓶中，加水稀释并定容至刻度，现用现配。除非另有说明，本方法所用试剂均为优级纯，水为GB/T 6682规定的一级水。

1.2 设备

液相色谱-原子荧光光谱联用仪（LC-AFS）：由液相色谱仪（包括液相色谱泵和手动进样阀）与原子荧光光谱仪组成；原子荧光形态分析仪（SAP-20/AFS-8220，北京吉天仪器有限公司）；波通3100旋风磨（波通仪器）；电子天平（PL303，梅特勒一托利多仪器（上海）有限公司）；HGG横格式分样器（上海赛霸精密仪器有限公司）。

1.3 样品采集

按GB 5491-1985《粮食、油料检验扦样、分样法》规定要求操作。在采集过程中应保证样品不被污染。此次研究样品遍及文山州5个县（市），共采集13个样品，分别是文山州特产广南八宝贡米，其余砚山县、马关县，丘北县和文山马塘镇均为有工业园区分布的地区，样品中有农户种植样品、公司仓库储备粮样品、市场上作为市场监测所采取的样品，样品均为2018年采收，无陈粮。

1.4 样品制备

除杂：将采回的样品按分样标准分别取500 g，筛层，除去筛下物，分拣除杂（即筛下物、无机杂质和有机杂质），然后装入洁净密封袋中保存。

粉碎：取除杂样品用试验砻谷机脱壳成糙米，然后用波通3100旋风磨将样品粉碎均匀（样品细度80目），装入洁净聚乙烯瓶中，密封保存备用。

称取1.000 g稻米试样于25 mL比色管中，加入0.15 mol/L硝酸溶液20 mL，放置过夜。于90 ℃恒温箱中热浸提2.5 h，每0.5 h振摇1 min。提取完毕，取出冷却至室温，8 000 r/min离心15 min，取上层清液，经0.45 um有机滤膜过滤后进样测定。

1.5 测定

1.5.1 液相色谱条件

色谱柱：汉密尔顿阴离子交换色谱柱（柱长250 mm，内径4 mm）。阴离子交换色谱保护柱（柱长10 mm，内径4 mm）。流动相组成：等度洗脱流动相：15 mmol/L磷酸氢二铵溶液（pH6.0）；流动相洗脱方式：等度洗脱。流动相流速：1.0 mL/min；进样体积：100 μL。

1.5.2 原子荧光检测条件

负高压：320 V；砷灯总电流：90 mA；主电流/辅助电流：55/35；原子化方式：火焰原子化；原子化器温度：中温。载液：7%硝酸溶液；流速：4 mL/min；还原剂：2%硼氢化钾溶液和0.5%氢氧化钾溶液混合液；流速：4 mL/min；载气流速：400 mL/min；辅助气流速：400 mL/min。

1.5.3 标准曲线的绘制

As（Ⅲ）、As（V）混合标准使用液（10.00 mg/L）标准曲线绘制：取7支10 mL容量瓶，分别准确加入1.00 mg/L混合标准使用液0.00 mL、0.05 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.30 mL、0.50 mL 和 1.0 mL，加水稀释至10 mL，此标准系列溶液的浓度分别为0.0 ng/mL、5.0 ng/mL、10 ng/mL、20 ng/ mL、30 ng/mL、50 ng/mL和100 ng/mL。吸取标准系列溶液100 μL注入液相色谱-原子荧光光谱联用仪进行检测分析，得到色谱图，以保留时间定性。以标准系列溶液中目标化合物的浓度为横坐标，色谱峰面积为纵坐标，绘制标准曲线。

1.5.4 试样的测定

吸取试样提取液100 μL注入液相色谱原子荧光光谱联用仪中，得到色谱图，以保留时间定性。根据标准曲线得到试样溶液中As（Ⅲ）与As（V）含量，As（Ⅲ）与As（V）含量的加和为总无机砷含量，平行测定次数不少于3次。

1.5.5 质量控制与保证

在每一批稻米无机砷样品测定过程中，同步进行质控样品无机砷测定，本实验选取的质控样品GBW（E）100348（大米粉成分分析标准物质，购自钢铁研究总院分析测试研究所钢研纳克检测技术有限公司）无机砷标准值为（0.18±0.03）mg/kg，在该设计中所测质控样的无机砷含量范围在0.15～0.19 mg/kg之间，无机砷含量在标准误差以内，故本研究中所测得的稻米无机砷含量是准确可靠的。

2 结果与分析

2.1 标准曲线及其线性关系

标准曲线方程及相关系数见表1，由于样品检测批次不同，所以检测每批次样品时同时制作标准曲线。线性相关系数R≥0.999时可认为线性良好，从表1中可以看出，线性相关系数R≥0.999。

表1 标准曲线方程及相关系数

2.2 广南县样品测试结果分析

广南县样品无机砷含量见表2，样品As（Ⅴ）含量低于检出限，故计算时其含量以0.00 mg/kg计算（以下所测样品均适用）。样品总无机砷含量＜质控样总无机砷含量＜ 0.20 mg/kg，广南县的3份八宝贡米中，无机砷含量均在标准限量范围内，农户粮的无机砷含量相对市场粮和储备粮的含量较高。

表2 广南县样品无机砷含量

2.3 文山市样品测试结果分析

4、5号扦样地点位于马塘工业园区附近，经查阅资料显示下卡莫村大气环境污染因子中包含砷化物，地下水环境中砷含量达0.05 mg/L，至今，马塘镇下卡莫村农村环境综合整治仍是一项重要工程。

文山市样品无机砷含量见表3。样品总无机砷含量＜质控样总无机砷含量＜ 0.20 mg/kg。文山市马塘镇的两个样品虽位于工业区附近，大气环境和地下水都含有砷化物，但其无机砷含量较低，并未受太多影响。

表3 文山市样品无机砷含量

2.4 砚山县样品测试结果分析

随着云南省把高载能基地放在文山州，特别是砚山县，大气环境受到更严重的威胁。该地区样品中，农户粮位于工业园区附近，其中6号样品位于工厂附近，种植期间灌溉用水受到了污染，7号样品附近地区未受水污染影响；另外两个样品采集地是位于砚山县的粮食供应公司。

砚山县样品无机砷含量见表4。8号样品和9号样品，样品总无机砷含量＜质控样总无机砷含量＜0.20 mg/kg；7号样品，质控样总无机砷含量＜样品总无机砷含量＜ 0.20 mg/kg。显然，砚山工业区附近水污染灌溉的6号样农户粮1样品无机砷含量已接近标准限量，工业区污染已经对农作物产生影响，相较而言，农户粮2是工业区附近未受水污染影响的作物，其无机砷含量就远低于受污染的样品。储备粮和市场粮的无机砷含量相较农户粮更低。

表4 砚山县样品无机砷含量

2.5 丘北县、马关县样品测试结果分析

在丘北采集的样品均为最终要进入市场供于消费者食用的粮食。在马关县采集的样品为用于检测指标的监测样品，已经进入到市场销售环节。

丘北县、马关县样品无机砷含量见表5。样品总无机砷含量＜质控样总无机砷含量＜ 0.20 mg/kg。丘北县抽取的是公司仓库的样品，其经过加工，无机砷含量都较低。马关县样品已经过加工进入市场，无机砷含量较低。

表5 丘北县、马关县样品无机砷含量

2.6 所有样品无机砷含量比较

由表6可看出，样品中总无机砷含量范围在0.04～0.17 mg/kg 之间，主要以三价砷形式为主，所有样品中都含有As（Ⅲ），As（Ⅲ）含量在0.04～0.11 mg/kg之间，As（Ⅴ）仅有砚山县一个样品中含有。从样品采集地来看，广南特产八宝米经过加工后，大米无机砷含量远远低于0.2 mg/kg；位于工业区附近的大米无机砷含量在0.1 mg/kg上下，显然生长环境对其有一定影响。从粮食属性看，农户粮无机砷含量普遍较高，特别是砚山县6号样品，无机砷含量接近限量标准的规定值，储备粮和市场粮都是经过相应加工的样品，无机砷含量都较低，只有丘北县相较其他地区同属性粮食含量较高一些，进入市场的大米总体含量水平没有超过0.1 mg/kg，因为无机砷主要存在在稻米的表层，磨去糠粉后可以除去30%的无机砷，所以农户粮含量较高于储备粮和市场粮是情有可原的。

表6 所有样品无机砷含量比较

以上所有样品的总无机砷含量全部低于国家标准规定值，属安全范围。但需要关注的是，在砚山县采集的6号样品，因该产地受水污染影响，无机砷含量已接近标准限量，应对该产区进行水污染处理，做好稻米生产监控，保证粮食安全。