眾所周知,砷被認(rèn)為是一種致癌物,廣泛存在于自然界中,長期接觸會(huì)對人體造成危害。砷的毒性與其化學(xué)形態(tài)有關(guān),不同價(jià)態(tài)、不同形態(tài)的砷其毒性差異很大。一般來說,無機(jī)砷的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有機(jī)砷。
本文參考國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)發(fā)布的《GB 5009.11-2014 食品中無機(jī)砷的測定》,通過HPLC-ICPMS聯(lián)用,采用Hamilton PRP-X-100(250×4.1mm)陰離子色譜柱,用15mmol/L磷酸二氫銨及25mmol/L磷酸二氫銨(pH=8.0)作淋洗液,用梯度洗脫的方式測定了河水樣品中的五種砷形態(tài),且加標(biāo)回收率良好,結(jié)果表明,該方法能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行水質(zhì)樣品中的砷形態(tài)的分析。
1.儀器簡介
HPLC-310E是天瑞儀器自主研發(fā)的新一代液相色譜儀,該設(shè)備采用微處理器智能控制往復(fù)式雙栓塞并聯(lián)泵,具有工作耐壓值高、穩(wěn)定可靠、操作方便等特點(diǎn)??蓪?shí)現(xiàn)等度洗脫和梯度洗脫兩種方式,且具有較高的靈敏度、分離度和可靠性。
ICP-MS 2000E采用進(jìn)口射頻電源,保證儀器可多種模式穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)利用先進(jìn)的等離子體屏蔽技術(shù),極大的提高了儀器的靈敏度。該設(shè)備具有檢出限低、靈敏度高、分析速度快、維護(hù)方便、高耐鹽性及高性價(jià)比等特點(diǎn)。
HPLC-ICPMS聯(lián)用儀采用一鍵式數(shù)據(jù)采集、精準(zhǔn)式譜圖定位及強(qiáng)大的軟件譜圖處理功能,可滿足不同的形態(tài)測試需求(如圖1)。
圖1.HPLC-ICPMS聯(lián)用測砷形態(tài)的分析儀
2.測試原理
樣品溶液經(jīng)過前處理,由HPLC進(jìn)樣口進(jìn)樣,經(jīng)色譜柱分離,通過霧化器霧化后送入高溫等離子體中,干燥、原子化、電離,元素離子經(jīng)接口室進(jìn)入質(zhì)譜儀,通過離子透鏡系統(tǒng)、質(zhì)量分析器及檢測器,檢測器對相應(yīng)元素離子做出響應(yīng)(每秒離子計(jì)數(shù)cps(counts
per second),經(jīng)軟件處理,響應(yīng)強(qiáng)度和時(shí)間組成的峰面積與相應(yīng)組分離子濃度成正比關(guān)系進(jìn)行定性定量分析。
3.實(shí)驗(yàn)部分
3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試劑
液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀(江蘇天瑞儀器股份有限公司);
電子天平(BSA224S,賽多利斯);
色譜柱(Hamilton PRP-X100,4.1×250mm,10μm);
超純水系統(tǒng)(Millipore,電阻率為18.2MΩ·cm);
氨水(優(yōu)級純,上海晶純試劑有限公司);
磷酸二氫銨(優(yōu)級純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);
乙二胺四乙酸二鈉(優(yōu)級純,阿拉丁化學(xué)試劑)
5種砷形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液(亞砷酸根(GBW08666)、砷酸根(GBW08667)、砷膽堿(GBW08671)、一甲基砷(GBW08668)、二甲基砷(GBW08669),中國計(jì)量科學(xué)院);
超聲波(KH-500E,昆山禾創(chuàng))。
3.2樣品前處理
河水樣品經(jīng)0.45μm的水系濾膜直接過濾。
3.3流動(dòng)相及砷形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液配制
15mmol/L
NH4H2PO4溶液:準(zhǔn)確稱取1.726g磷酸二氫銨,溶于1000 mL超純水中,經(jīng)0.45μm的水系濾膜過濾后,于超聲水浴中超聲脫氣30min。
25mmol/L
NH4H2PO4溶液:準(zhǔn)確稱取2.876g磷酸二氫銨,溶于1000 mL超純水中,用氨水調(diào)節(jié)PH至8.0,經(jīng)0.45μm的水系濾膜過濾后,于超聲水浴中超聲脫氣30min。
20mmol/L
EDTA-2Na溶液:準(zhǔn)確稱取0.745g乙二胺四乙酸二鈉,加入少量超純水,于150℃的電熱板上加熱至乙二胺四乙酸二鈉完全溶解,冷卻后定容至100 mL的容量瓶中以待備用。
砷形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液:
5種砷標(biāo)準(zhǔn)溶液采用20mmol/L EDTA-2Na按照梯度濃度的方式依次被稀釋為0.5μg/L、1.0μg/L、2.0μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L、20.0μg/L 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,同時(shí)配制五種砷形態(tài)的5μg/L的單標(biāo)溶液以此來判別每種砷形態(tài)出峰時(shí)間。
3.4實(shí)驗(yàn)條件
3.4.1色譜條件
色譜條件詳見表1和表2。
表1. HPLC分析條件
參數(shù)
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參數(shù)設(shè)定
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色譜柱
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Hamilton PRP-X100,10μm,250×4.1mm。
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流動(dòng)相
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A-15mmol/L
NH4H2PO4;B-25mmol/L
NH4H2PO4(pH=8.0)。
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流 速
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A-1.0mL/min;B-1.5mL/min。
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柱 溫
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25℃
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進(jìn)樣量
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100μL
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洗脫程序
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梯度洗脫
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表2. 梯度洗脫條件
時(shí)間
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流動(dòng)相A
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流動(dòng)相B
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流 速
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0min
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100%
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0%
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1.0mL/min
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5min
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100%
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0%
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1.0mL/min
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5.01min
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0%
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100%
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1.5mL/min
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12min
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0%
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100%
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1.5mL/min
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12.01min
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100%
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0%
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1.0mL/min
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3.4.2質(zhì)譜條件
ICP-MS分析條件見表3。
表3.
ICP-MS分析條件
參數(shù)
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參數(shù)設(shè)定
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參數(shù)
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參數(shù)設(shè)定
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功 率
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1300W
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等離子氣
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13L/min
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輔助氣
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1.06L/min
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載 氣
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1.2L/min
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采樣深度
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16
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分析模式
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標(biāo)準(zhǔn)模式
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3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.5.1色譜分離圖
按表2的洗脫條件,進(jìn)樣20.0μg/L砷形態(tài)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,得到五種砷分離色譜圖,如圖2。AsC、As3+、DMA、MMA、As5+相對保留時(shí)間分別為120s、155s、247s、329s、583s,總分離時(shí)間約為600s。
圖2. 5種砷形態(tài)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖
3.5.2標(biāo)準(zhǔn)曲線
按照混合標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度0.5μg/L、1.0μg/L、2.0μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L、20.0μg/L進(jìn)樣得到色譜圖,計(jì)算其峰面積,以濃度和峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999,結(jié)果詳見圖3-1~3-5。
圖3-3.DMA標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖3-4.MMA標(biāo)準(zhǔn)曲線
3.5.3 檢出限
圖4為5.0μg/L混和標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖,以各形態(tài)峰附近基線處的3倍信噪比(S/N)峰高對應(yīng)的濃度作為檢出限,AsC、As3+、DMA、MMA、As5+分別為0.078μg/L、0.10μg/L、0.11μg/L、0.13μg/L、0.16μg/L。
圖4. 5.0μg/L五種砷形態(tài)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖
3.5.4 測試結(jié)果
河水樣品及加標(biāo)1μg/L的測試結(jié)果詳見表4,樣品及加標(biāo)后砷形態(tài)疊加譜圖如圖5所示。
表4 樣品中各砷形態(tài)的測試結(jié)果
組分名稱
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測定結(jié)果
(μg/L)
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加標(biāo)后濃度
(μg/L)
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加標(biāo)回收率
(%)
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砷膽堿(AsC)
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ND
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0.878
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87.8
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亞砷酸根(As3+)
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0.713
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1.783
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107.0
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二甲基砷(DMA)
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ND
|
1.127
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112.7
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一甲基砷(MMA)
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ND
|
0.934
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93.4
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砷酸根(As5+)
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5.997
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7.021
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102.4
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圖5. 河水樣及河水樣加標(biāo)1.0μg/L色譜圖
4. 結(jié)論
利用LC-ICPMS聯(lián)用測試河水樣品中的五種砷形態(tài),測試結(jié)果表明,該方法檢出限低、線性相關(guān)系數(shù)均在0.999以上,樣品加標(biāo)回收率在87.8%-112.7%之間;同時(shí)五種砷形態(tài)能夠在600s內(nèi)完成分析,且分離度較好,此方法可滿足水質(zhì)樣品中砷的形態(tài)分析。
5.參考文獻(xiàn)
[1] 國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)發(fā)布 GB 5009.11-2014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中無機(jī)砷的測定 液相色譜-原子熒光光譜法,2015。