高效液相色譜-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定蔬菜中不同形態(tài)砷

高效液相色譜-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定蔬菜中不同形態(tài)砷

近年來，隨著對硫酸鈉的研究的深入，二氧化鈦元素的毒性隨著化合物的形狀而變化。在自然界中,砷的主要化合物包括:As2O3、亞砷酸鹽(AsⅢ)、砷酸鹽(AsⅤ)、一甲基砷酸(MMA)和二甲基砷酸(DMA)。在海產(chǎn)品中主要以砷甜菜堿(AsB)和砷膽堿(AsC)形式存在,是人體攝入砷的重要來源。另外,還有其他更復雜的砷化合物,例如砷糖、砷脂類化合物等。有數(shù)據(jù)表明,無機砷的毒性最大,甲基化砷的毒性較小,而AsB、AsC和砷糖常被認為是無毒的。由此可見,用總量評價砷的毒性和環(huán)境污染無法真實反映砷污染狀況,因此有必要對砷的各種形態(tài)進行定性定量分析。據(jù)文獻報道,對植物樣品而言,目前使用的提取劑包括甲醇、乙醇、鹽酸、磷酸、磷酸鹽等,其中使用最為廣泛的是甲醇。常見的提取方式包括微波提取、超聲提取、振蕩提取等。超聲提取因所需的超聲裝置應用廣泛,且方法簡單便于操作,是砷形態(tài)分析中經(jīng)典的前處理方法。目前,聯(lián)用技術(shù)在砷形態(tài)分析檢測中應用越來越廣泛,常見的聯(lián)用方法包括:高效液相色譜-電感耦合等離子體-質(zhì)譜法(HPLC-ICP-MS)、氫化物發(fā)生-電感耦合等離子體-原子吸收光譜法(HG-ICP-AAS)、高效液相色譜-氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法(HPLC-HG-AFS)。其中,HPLC-HG-AFS因具有靈敏度高、價格低廉、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,是近幾年發(fā)展較快、應用較廣的聯(lián)用檢測方法。1材料和方法1.1超聲、離心裝置及ph測定主要儀器包括:原子熒光光度計(北京吉天儀器有限公司,型號為AFS-9130)、形態(tài)分析儀(北京吉天儀器有限公司,型號為SA-10);超聲裝置(天津奧特賽恩斯儀器有限公司);離心裝置(上海安亭科學儀器廠);pH測定儀;氮吹儀。主要試劑包括:甲醇(DikmaTechnologies,色譜純);磷酸氫二銨(國藥集團化學試劑有限公司,優(yōu)級純);鹽酸(北京化工廠,優(yōu)級純);硼氫化鉀(天津市津科精細化工研究所,優(yōu)級純);氫氧化鉀(北京化工廠,優(yōu)級純);甲酸(北京化學試劑公司,分析純)。1.2蔬菜、生菜及水生蔬菜種類根據(jù)資料中敘述的及以往檢測中總結(jié)出含砷較高的蔬菜,在5類蔬菜中分別取3個品種的蔬菜樣品(葉菜類包括西洋菜、菠菜、香菜;根莖類包括大蒜、蕨菜、胡蘿卜;瓜果類包括辣椒、黃瓜、西紅柿;豆類包括豇豆、豌豆、四季豆;水生蔬菜包括海帶、紫菜、水蕹菜)進行總砷的檢測(方法參照GB/T5009.11《蔬菜總砷的測定氫化物-原子熒光光度法》)。在供試樣品中,大部分蔬菜樣品砷含量較低,蕨菜中砷含量較豐富,適合作為代表樣品進行下一步的方法優(yōu)化試驗。1.3氫化鉀的含量高效液相色譜分離條件,以磷酸氫二銨作為流動相,在其濃度為15mmol/L、pH值為6.0時譜峰得到最好的分離;使用鹽酸為載流、硼氫化鉀為氫化發(fā)生還原劑,在鹽酸濃度為7%、硼氫化鉀的濃度為1.5%時信噪比達到最佳;原子熒光檢測條件,當光電倍增管負高壓為290V、燈電流為100mA、載氣流速為300mL/min、屏蔽氣流速為600mL/min時信噪比達到最佳。1.4處理前方法的制定影響超聲提取效率的主要因素有提取劑的種類和體積、提取時間、提取次數(shù)等,本試驗將主要對各影響因素進行篩選。1.5方法驗證通過檢出限、加標回收率、重現(xiàn)性等指標來考察方法的準確性。1.6蔬菜樣品的制備以廣州市為研究范圍,采取隨機分散采點取樣的方式進行樣品的采集。蔬菜摘取成熟的可食用部分,采樣后裝入塑料袋中,封閉袋口防止水分蒸發(fā),用自來水反復清洗以去除蔬菜表面的泥土雜物,用去離子水漂洗后晾干表面水分,用不銹鋼刀切塊后放入樣品攪拌機中制樣,裝入經(jīng)10%硝酸浸泡12h的樣品瓶中,于4℃冷藏待用。采集的蔬菜樣品按優(yōu)化的前處理方法和檢測方法進行砷的形態(tài)分析。2結(jié)果與分析2.1處理前方法的選擇2.1.1樣品中砷形態(tài)的提取考察了15mmol/L磷酸氫二銨、1∶1(V∶V)甲醇水、水、7%(V∶V)鹽酸等四種提取劑對蕨菜中各形態(tài)砷的提取,結(jié)果見圖1。由圖1可以看出,樣品中含有As(Ⅲ)、As(V)兩種砷形態(tài)。對于As(Ⅲ)而言,1∶1甲醇水提取量最高;對于As(V)而言,水的提取量最高,其次是甲醇水,但水對As(Ⅲ)的提取量卻是最低的。對于砷含量較低的植物樣品而言,甲醇水可以通過去甲醇過程使提取液得到濃縮,從而提高方法檢出限。綜合以上情況,選擇甲醇水為本方法的提取劑。2.1.2樣品的提取效率用體積比為1∶2、1∶1、2∶1、3∶1的甲醇水對蕨菜進行提取后測總砷含量,取其均值得到圖2。由圖2可知,在一定范圍內(nèi),樣品提取效率隨著甲醇水濃度的增大而提高,但增大到一定程度又隨著甲醇水體積比的增大而降低,體積比為1∶1、2∶1的甲醇水提取效率較高。由于甲醇是一種有機試劑,為減少對環(huán)境的不良影響,最終選擇了濃度較低的1∶1甲醇水。2.1.3提取時間對提取效率的影響由圖3可知,提取時間不充分,提取效率將明顯偏低,但如果提取時間過長,可溶性砷形態(tài)物質(zhì)可能會被樣品基質(zhì)重新吸附,從而使提取效率降低。結(jié)果表明,以1∶1甲醇水作為提取劑,提取20min時的提取效率最高。2.1.4提取時間的選擇2.2方法驗證2.2.1最小檢出限的確定根據(jù)4種形態(tài)砷的標準曲線得到4種形態(tài)砷的最小檢出限,分別為As(Ⅲ)2μg/L、DMA4μg/L、MMA4μg/L、As(Ⅴ)10μg/L。2.2.2加標回收率測定為了解方法的可靠性和準確性,在蔬菜樣品中添加濃度為80μg/L的4種砷形態(tài)標液,測量其加標回收率,結(jié)果見表1。試驗結(jié)果顯示:4種砷形態(tài)的平均回收率為82.3%~88.3%。由于蔬菜樣品本身含水量高、基體干擾大,因此很難得到高回收率。對于微量的形態(tài)分析,本方法回收率都達到80%以上,能夠滿足實驗室砷形態(tài)分析要求。2.2.3相對標準偏差測定以砷濃度為100μg/L的標準溶液,連續(xù)測定6次,其峰高測定結(jié)果見表2。4種形態(tài)砷測定值相對標準偏差分別為As(Ⅲ)2.5%,DMA3.6%,MMA1.8%,As(Ⅴ)2.4%,各形態(tài)相對標準偏差控制在5%以內(nèi),表明方法重復性好,能滿足蔬菜樣品的檢測要求。2.3水生蔬菜中砷的主要形態(tài)將各蔬菜樣品進行總砷測定及形態(tài)分析后結(jié)果如表3。由表3可知,將蔬菜按生物學特征分類(葉菜類、根莖類、瓜果類、豆類、水生蔬菜),砷形態(tài)分布并沒有相應規(guī)律性,而按照蔬菜生長區(qū)域劃分(陸生、海生、富集類)則出現(xiàn)規(guī)律性分布,故采用此分類方法進行結(jié)果分析。在陸生蔬菜中,測定了白菜、西洋菜、菜心、油菜葉、油麥菜、菠菜、香菜、圓白菜、生姜、洋蔥、胡蘿卜、蘆筍、黃瓜、西紅柿、青辣椒、豌豆、扁豆、毛豆、茭白、蓮藕等蔬菜種類,其中油菜葉、西洋菜、生姜、香菜、白菜、菜心、油麥菜等樣品砷含量較豐富,但形態(tài)較單一,主要以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的形式存在,不含有機態(tài)的砷。水生蔬菜(海生蔬菜)中紫菜、海帶砷含量較豐富。紫菜中僅含有少量的DMA,絕大多數(shù)砷以未知砷糖的形式存在。在海帶中,砷絕大多數(shù)以砷糖的形式存在,只含有少量As(Ⅲ)。富集類蔬菜中包括蕨菜、污染區(qū)油菜等。其中,蕨菜中砷主要以無機砷形態(tài)存在,其中As(Ⅲ)、As(V)含量都很豐富,幾乎不含有機態(tài)的砷。污染區(qū)油菜中含有大量的無機砷,以As(Ⅲ)、As(V)形式存在,其中As(Ⅲ)含量較為豐富,幾乎不含有機態(tài)的砷。3蔬菜中砷形態(tài)的分布和含量本研究通過對前處理方法的篩選、儀器條件的優(yōu)化,確定了蔬菜中砷形態(tài)分析方法,對方法的檢出限、準確度、重現(xiàn)性等指標進行驗證,其結(jié)果表明方法檢出限能夠達到分析要求,方法的準確度、重現(xiàn)性良好,并具有操作方便快捷、準確性高等優(yōu)點。采用確立的砷形態(tài)分析方法對25種蔬菜進行砷形態(tài)分析,各砷形態(tài)均得到了良好分離。結(jié)果表明,不同蔬菜種類中,砷形態(tài)分布和含量呈現(xiàn)一定趨勢,主要差異表現(xiàn)在陸生蔬菜、水生蔬菜(海生蔬菜)和富集類蔬菜中。其中,海生蔬菜砷含量普遍高于陸生蔬菜,但主要以無毒的有機砷為主,無機砷含量較低;陸生蔬菜砷含量較低,且主要以無機砷形態(tài)為主;砷富集蔬菜(如蕨菜、油菜等)中砷含量很高,且以毒性最強的無機砷形態(tài)存在。在方法研究與應用的過程中,出現(xiàn)了一些待解決的問題。首先,由于蔬菜樣品種類繁多、基體復雜,本研究確立的砷形態(tài)分析方法可能對個別樣品不適用,在實際檢測中應該做到具體情況具體分析。其次,因為研究范圍有限,缺少對蔬菜中砷形態(tài)長期