抑制植物样品消解过程中硒挥发的方法

    陈海杰 马娜 陈卫明 顾雪 张鹏鹏 张灵火 白金峰 于兆水

    

    

    

    摘?要?氢化物发生-原子荧光光谱法（HG-AFS）是测定植物样品中硒（Se）的理想方法，但植物样品中Se在消解过程中容易挥发损失，而使结果偏低。Se标准溶液采用HCl、HF、HClO4消解时，加热至蒸干后，Se会挥发损失，而单独采用HNO3消解时不会挥发损失，表明Se的挥发可能与F、Cl的存在有关。本研究发现，Ca2+可以有效抑制Se的挥发损失，基于此建立了HG-AFS测定植物样品中痕量Se的分析方法。 取0.5000 g植物样品，加入8 mL 0.015 g/mL Ca2+，采用HNO3-HClO4（15∶2，V/V）混合液于低温电热板进行消解，加热至蒸干，Se也不会挥发损失。考察了Ca2+对于共存干扰元素允许量的影响，发现加入Ca2+后，共存干扰元素的允许量并未发生明显变化。本方法检出限为4.95 ng/g，精密度达到2.56%～3.17%，采用不同类型的植物标准物质验证，测定值与标准值吻合。

    关键词?氢化物发生-原子荧光光谱法; 痕量硒; 植物样品; 挥发; 损失

    1?引 言

    硒（Se）是人体必须的微量元素，参与多种酶和蛋白质的合成，Se的缺乏和过量都会引起毒性作用[1～4]。粮食、蔬菜和水果等植物是人体摄入Se的重要来源，因此准确测定植物样品中Se的含量具有重要的意义。

    目前，Se的测定方法主要有伏安法[5，6]、原子吸收光谱法（AAS）[7，8]、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）[9～11]、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）[12，13]和原子荧光光谱法（AFS）[14，15]。其中，伏安法操作简便，灵敏度高，但长期稳定性略差; AAS和ICP-OES检出限相对较高; 由于Se的第一电离能较高，因此ICP-MS测定Se的灵敏度相对较低，同时存在较为严重的多原子离子干扰，虽然可以采用氦气、氧气等碰撞反应消除干扰，但却降低了测定的灵敏度; 氢化物发生（HG）[16]技术具有将分析元素与可能引起干扰的元素分离，进样效率高等优点，多与AAS、ICP-OES、ICP-MS和AFS联用[12～15，17，18]。其中，HG-AFS具有结构简单、灵敏度高、设备使用成本低等优点，是测定Se的主要方法。

    植物样品中Se的消解主要采用湿法敞开消解[15]和微波密闭消解[9]等方法，消解后残留的氮氧化物和HNO3等会对HG-AFS的测定造成干扰[19]。因此，需要将HNO3等除尽，而Se容易在消解过程中挥发损失。相关标准要求加热至近干，但切不可蒸干[20]，防止Se挥发。邹大琼等[21]采用HNO3 + HClO4对样品进行消解，加入Cu可以抑制HClO4冒烟时Se挥发损失。但Cu作为HG-AFS测定Se时最主要的干扰元素之一，其允许量较低。本研究的干扰实验结果表明，1.6 μg/mL Cu2+已严重影响2 ng/mL Se的测定，因此，加入Cu后的含Se样品并不适合采用HG-AFS测定。植物样品采用湿法消解时，未见加热至蒸干而Se不挥发的方法。

    实验结果表明，消解过程中Se的挥发可能是样品中存在的氯（Cl）等引起的，本研究前期实验发现，通过加入Ca2+可以抑制Se在消解过程的挥发，即使加热至干，Se也不会挥发损失。 在此基础上，建立了HG-AFS测定植物样品中痕量Se的分析方法，显著降低了操作难度，提高了方法的准确度和可靠性。

    2?实验部分

    2.1?仪器与试剂

    XGY-1011 A氢化物-原子荧光光谱仪（河北廊坊开元高技术开发公司）。HNO3、HCl、HClO4和HF（优级纯，北京化工厂）; Ca（NO3）2、CaCl2、Ca（OH）2（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。 标准物质大米（GBW10010）、小麦（GBW10011）、玉米（GBW10012））、圆白菜（GBW10014）、豆角（GBW100121）、蒜粉（GBW10022）、紫菜（GBW10023）、人参（GBW10027））、黄芪（GBW10028）、胡萝卜（GBW10047）和芹菜（GBW10048）（中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所）; KBH4溶液： 取7 g KBH4和2 g NaOH以去离子水溶解并定容1000 mL配制而成; 0.015 g/mL Ca2+溶液：取88.4 g Ca（NO3）2·4H2O，以去离子水溶解并定容至1000 mL。

    1000 mg/L Se标准储备液（国家标准物质中心），逐级稀释成 0.1 μg/mL Se標准工作溶液。标准系列溶液：分别移取0.1 μg/mL Se标准工作溶液0.0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0和8.0 mL于100 mL容量瓶中，分别加入20 mL HCl和32 mL Ca2+溶液，以去离子水定容，配制成0、0.25、0.5、1.0、2.0、4.0和8.0 ng/mL的标准系列溶液。

    2.2?仪器工作条件

    XGY-1011 A型氢化物-原子荧光光谱仪工作条件为：灯电流80 mA，负高压280 V，原子化器高度7 mm，原子化器温度100 ℃，载气流量800 mL/min，样品进样量 2 mL，KBH4用量为5 mL。

    2.3?样品消解程序

    称取0.5000 g样品于50 mL玻璃锥形瓶中，加入15 mL HNO3、2 mL HClO4和8 mL 0.015 g/mL Ca2+溶液，于低温电热板（约220℃）上加热至蒸干。取下冷却后，加入10 mL HCl（1∶1，V/V），于低温电热板继续加热5 min，取下冷却后，转入25 mL比色管中，加去离子水至刻度，摇匀，待测。

    3?结果与讨论

    3.1?Ca2+对标准溶液中Se回收率的影响

    取HNO3、HCl、HF、HClO4和HNO3-HClO4（10∶1，V/V）溶液各10 mL，分別加入2 mL 50 ng/mL Se标准溶液，按照2.3节进行消解，加热至蒸干，结果见图1。不加Ca2+时，单独采用HNO3消解（避免标准溶液中引入Cl），Se不会挥发损失; 引入F和Cl后，Se的损失加剧，表明Se易与F和Cl形成易挥发化合物; 加入Ca2+后，所有消解溶液中Se均不会挥发损失。可能是Ca与Se形成稳定的化合物，抑制了Se的挥发。加入Ca2+后，不仅回收率接近100%，而且重现性也明显改善。

    3.2?Ca2+对实际样品中Se回收率的影响

    选取植物样标准物质 GBW10022（蒜粉），按照样品消解步骤，分别加热到不同阶段，加Ca2+和不加Ca2+的对比结果见图2。加热至消解液剩余较多且HClO4尚未冒白烟时，植物样品中残留了大量HNO3、氮氧化物和有机颗粒物等，会严重影响测定，加Ca2+和不加Ca2+的结果均偏低; 不加Ca2+时，只在HClO4冒白烟时，回收率较好。这与植物样品的标准分析方法中要求加热至近干的描述一致，此时Se并未挥发损失。如蒸干就会造成Se的挥发损失; HClO4冒烟时间不足时，植物样消解不完全，结果也会偏低，这极大增加了操作难度。加入Ca2+后，从HClO4冒白烟一直到蒸干2 h后，回收率基本恒定（趋近于100%），表明在植物样品消解过程中，Ca同样可以抑制Se的挥发损失。

    3.3?Ca2+加入量

    分别取 0.5000 g 植物标准物质 GBW10022（蒜粉，标准值为 0.390 μg/g）、GBW10023（紫菜，标准值为 0.124 μg/g），加入不同量的0.015 g/mL Ca2+溶液，按照样品消解步骤进行消解，

    结果见图3。对于0.5000 g植物样，加入6 mL Ca2+溶液可以抑制Se的挥发，即使加入量达到10 mL时，也不会对测定结果造成干扰。为保证加入足量的Ca2+，对于0.5000 g 植物样，选择加入8 mL 0.015 g/mL Ca2+溶液。另外，不改变Ca2+的加入量，采用Ca（NO3）2、CaCl2和Ca（OH）2均能取得一致的效果。

    3.4?加Ca2+对干扰元素允许量的影响

    HG-AFS测定Se时，共存离子会对测定造成影响[22]。分别采用不同量的干扰离子，加入50 ng Se和5 mL HCl，配制成25 mL溶液后进行测定（结果见表1）。共存元素Cd（1.0 mg）、 Cu （0.02 mg）、 Co（1.0 mg）、 Ni（1.0 mg）、Pb（1.0 mg）、Sn（1.0 mg）、Zn（1.0 mg）、As（0.25 mg）、Ge（0.05 mg）、Hg（0.1 mg）、 Sb（1.0 mg）、Ag（5.0 μg）、Au（1.0 μg）、Pt（100 μg）、Bi（25 μg）、Te（10 μg）不会对测定造成干扰。其中主要干扰元素为Cu、Ag、Au、Pt和能生成氢化物的元素As、Ge 、Hg 、Sb、 Bi、 Te等。加Ca前后，共存干扰元素的允许量无明显差异，并且干扰元素的允许量远高于植物样品中的含量，因此不会对Se的测定产生影响。

    3.5?加 Ca2+对方法精密度和检出限的影响

    采用本方法，平行进行12份样品空白溶液的测定（稀释倍数50）。加Ca2+和不加Ca2+的检出限分别为 5.19和 4.95 ng/g。采用 GBW10022（蒜粉）和GBW10048（芹菜），每个样品进行10次平行测定，按照制定的样品消解步骤进行消解，计算方法的精密度（表2）。结果表明，加Ca2+后，方法的精密度和准确度都明显提高。

    3.6?方法准确度

    选择粮食作物（大米、小麦等）、蔬菜（圆白菜、胡萝卜等）和中药材（人参、黄芪等）等不同类型的标准物质共9个，按照制定的分析方法进行测定（表3），每个样品进行4次平行实验，测定结果与标准值一致。

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