微波消解-氢化物发生-原子荧光光谱法测定曲靖七彩土豆中的汞

刘 里，李林琴

(曲靖师范学院 化学与环境科学学院，云南 曲靖 655011)

土豆在世界各国都有种植，特别是在中国南方，云南最具代表性，在云南有些地方甚至成为主食。土豆中汞的来源主要在于生长过程中吸收的土壤中的重金属，其中就包括汞。土壤中富集了很多金属物质，土豆会吸收这些离子，从而满足自身生长需要[1]。到现在为止，汞的测定方法有电感耦合等离子体发射光谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法和分光光度法[2-5]。原子荧光光谱法是中国发展最快的痕量分析技术之一，特别是对于基体复杂样品中的汞、砷等重金属元素的分析测定有非常独特的优点。曲靖七彩土豆常因富含花色苷等营养成分被喜爱而多食，但其汞含量的检测还未见报道。本文采用微波消解法进行样品前处理，氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)测定当地土豆中的痕量汞。该方法简便快捷、精准、易于推广。该研究对当地居民安全食用七彩土豆提供了一定的科学依据。

1 实验部分

1.1 主要试剂及仪器

浓硝酸、浓盐酸、氢氧化钠、氢氧化钾、硼氢化钠、重铬酸钾均为优级纯，购于天津风船化学试剂有限公司。双氧水(31%，金属含量<1×10-6)购于阿达玛斯试剂有限公司；实验用水为超纯水，电阻率高达18.2 MΩ·cm(25 ℃)。AFS-830型双道原子荧光光谱仪购于北京吉天仪器有限公司，Multiwave PRO型微波消解仪购于安东帕(上海)商贸有限公司，FB124自动内校电子分析天平购于上海舜宇恒平科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

准确称取0.2～0.3 g的样品放入微波消解罐的内罐中，并将6 mL 硝酸和2 mL双氧水加入到内罐中，然后旋紧罐盖。选择最佳条件下进行微波消解，冷却后取出内罐，然后赶酸，将消解液移至25 mL比色管，并用5%硝酸溶液定容，摇匀后待测。

2 结果与讨论

2.1 消解条件的选择

2.1.1消解试剂用量

由于土豆的成分比较复杂，其消化结果对测定的准确性有直接影响。实验对比了消解剂硝酸和双氧水在不同比例混合下对样品消解结果的影响，结果见表1。H2O2的加入对样品的消解起到了较好的作用，在H2O2的使用量≥2 mL时，样品均为透明的黄色溶液。结果表明：HNO3与H2O2(体积比)为3∶1混合时，消解效果最佳且用量较少。

表1 微波消解试剂用量

2.1.2微波消解条件

经优化后，最适宜的消解条件设置如表2所示。

表2 微波消解条件

2.2 最佳测定条件的确定

2.2.1光电倍增管负高压的确定

不同负高压下的荧光强度见图1。

图1 不同负高压下的荧光强度

由图1可知，荧光强度随着光电倍增管负高压的增大而增大，但是如果负压过高，则基线漂移，负压力过低，灵敏度降低。所以实验选用负高压为220 V，其效果最好。

2.2.2灯电流的确定(见图2)

本实验测定不同灯电流下的荧光强度，由图2可知，灯电流越大荧光强度越大，但灯电流越大越容易引起自吸，影响灯的使用寿命，所以选择20 mA灯电流最合适。

图2 不同灯电流下的荧光强度

2.2.3原子化器高度的确定

荧光强度随原子化器高度的升高而增大(见图3)，但增加幅度不大，最终本实验选择12 cm的原子化器高度。

图3 不同原子化器高度下的荧光强度

2.2.4载气和屏蔽气流量的确定

图4a是载气流量与荧光强度的关系图。结果表明，载气的高和低流速将影响荧光信号的强度。载气的流量低于或高于400 mL/min，荧光信号强度较弱；当载气流量为400 mL/min时，汞的荧光强度最高，因此，在实验中使用的载气流量400 mL/min。图4b是屏蔽气流量对荧光强度的影响。结果表明，当屏蔽气流量为900 mL/min时，荧光信号强度较大，稳定性较好，因此本实验选用900 mL/min屏蔽气流量。

图4 不同载气(a)或屏蔽气(b)流量下的荧光强度

2.2.5酸介质的确定

不同酸介质对荧光强度的影响见图5。

图5 不同酸介质下的荧光强度

结果表明，酸用量在2%～10%时，盐酸和硝酸对荧光强度的影响变化不大，磷酸的浓度<6%时，荧光强度较小。当选6%的硝酸作介质，以获得较高、较稳定的荧光强度和较宽的线性范围。

2.2.6硼氢化钠浓度的确定

硼氢化钠作为还原剂，其浓度对荧光强度的影响如图6所示，当硼氢化钠浓度过高时，荧光强度值随之降低。当硼氢化钠浓度为2.5%时，荧光强度最大，因此本实验选用的硼氢化钠浓度为2.5%。

图6 不同硼氢化钠浓度下的荧光强度

2.3 标准曲线和检出限

2.3.1标准曲线的绘制

在上述选定的仪器最佳工作条件下测定其标准曲线的荧光强度值，以荧光强度(I)为纵坐标，以汞的浓度([Hg2+])为横坐标，绘制汞的标准曲线，结果如图7所示。线性方程为I=21.516 7[Hg2+]+3.46(R2=0.998 52)，相对标准偏差(RSD)为1.9(n=11)，检出限为0.067 μg/L。

图7 Hg的标准曲线

2.3.2样品的测定

按照实验步骤对曲靖市马龙、罗平、富源和会泽4个县的土豆样品进行前处理，并用HG-AFS测定，结果见表3。结果表明，普通土豆和彩色土豆的汞含量无明显差别，都低于GB 2762—2017食品安全国家标准中总汞的限量值(0.02 mg/kg)。

表3 样品中汞的测定结果(n=3)

3 结论

由于土豆中成分比较复杂，很多杂质对检测需要的条件和检测的最终结果影响较大，使用的检验标准在检测条件细化方面比较模糊。在相同设备基础上，不同的检测条件对检测结果的影响也会累加。所以本文在选择使用微波消解联合氢化物发生-原子荧光光谱法后，还把检测需要的条件进行逐步改善，优化了试验条件，最终使试验条件对实验结果的影响因素降到最小，所测土豆试样都符合国家标准，可放心食用。