微波提取LC-AFS联用法测定稻米样品中砷形态（一）

元素的毒性与元素的存在形态息息相关，就砷元素而言，无机砷的毒性要大于有机砷。因此，在分析砷元素时，其形态分析是十分必要的，比用砷的总量来评价更具科学性。近年来联用技术已经成为元素形态分析的主要手段。高效液相色谱-原子荧光联用法可以对砷元素各形态进行有效分离，然后再逐一检测，从而实现样品的在线分离与测定。目前该方法已用于土壤、大米、水产动植物、地下水等样品中砷元素的形态分析。

食品安全国家标准GB 5009.11-2014《食品中总砷和无机砷的测定》，应用的是液相色谱-原子荧光联用法。本文围绕该标准，使用液相色谱-原子荧光联用仪，对样品前处理方法、流动相、氢化反应条件等进行了优化。并在最优条件下对稻米及稻米标准物质进行分析测定，也对方法的精密度、加标回收率、检出限等指标进行了验证，测定结果令人满意。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

LC-AFS 6500液相-原子荧光联用仪，北京海光仪器有限公司；

微波消解仪；

真空抽滤装置；

BGZ-76电热鼓风干燥箱；

高性能空心阴极灯，北京有色金属研究总院；

pH计、离心机等。

磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、十二水合磷酸氢二钠、氢氧化钠、盐酸(优级纯，北京化工厂)、硝酸(优级纯)、硼氢化钾，除另有说明，所用试剂均为分析纯，且购买于国药集团化学试剂有限公司。

砷形态溶液标准物质购买于中国计量科学研究院：亚砷酸根(GBW08667，75.7±1.2 μg/g)，二甲基砷酸(GBW08666，52.9±1.8 μg/g)，甲基砷酸(GBW08669，25.1±0.8 μg/g)，砷酸根(GBW08667，17.5±0.4μg/g)，含量均以As计。

1.2 样品前处理

称取约1.0g样品于微波消解罐中，加0.15mol/L硝酸溶液20mL，用微波消解仪90℃下恒温提取50min。提取完毕后冷却至室温，于8000r/min离心15min，取上清液，过0.45μm滤膜，使用液相色谱-原子荧光联用仪进行测定。

1.3 分析条件

砷形态的测定条件如表1所示。

2 结果与讨论

本文对影响测量的条件进行了优化，包括样品前处理、流动相选择、氢化物发生条件。

2.1 实验条件的优化

2.1.1 样品前处理

形态分析的前处理一定要保证被测组分不能发生形态转变。本文选取了某糙米样品(含As₃和DMA两种目标组分)，使用稀硝酸进行提取，研究了热浸提和微波提取两种方法。

热浸提：参照GB 5009.11-2014，称取约1.0g样品于50mL离心管中，加入0.15mol/L硝酸溶液20mL，放置过夜。于90℃恒温箱中热浸提2.5h，每30min振摇1min。提取完毕，取出冷却至室温，于8000r/min离心15min，取上清液，过0.45μm滤膜，使用液相色谱-原子荧光联用仪进行测定。

微波提取：按1.2章节的方法处理样品，分别提取了20、30、40、50、60min，结果表明，50min时，目标组分已基本提取完全。

两种方法经过对比分析发现，微波提取与热浸提的测定结果相当，鉴于微波提取大大缩短了样品前处理的时间，最终选用了微波提取，且提取时间为50min。

2.1.2 流动相

2.1.2.1 流动相的选择

不同的元素形态具有不同的理化性质和毒性，不同形态的砷化合物能够被离子交换色谱分离的主要原因是：在适宜的pH下，砷的化合物能够在流动相中电离，以不同离子形态存在于水溶液中。通常，对流动相有如下要求：

(1) 对被分析物具有合适的溶解度，并提供离子交换所必须的缓冲溶液；

(2) 对被测离子有不同的洗脱能力，能从分离柱中依次取代这些离子；

(3) 要有合适的离子强度，以控制各目标分析物的保留时间。离子交换色谱一般都以各种盐类的缓冲溶液作流动相，通过调节缓冲溶液类型、pH、离子强度，以及通过加少量有机溶剂等增加对被分析物的分离选择性，使待测样品达到良好的分离效果。

本文使用Hamilton阴离子交换柱，以15mmol pH=6的磷酸二氢铵为流动相，来分离测定砷元素的4个形态(As₃、MMA、DMA和As₅)，分析时间约为15min。为提高效率缩短分析时间，对流动相进行了调整。通过查阅《分析化学手册》，选取了KH₂PO₄——Na₂HPO₄缓冲体系，并摸索了其对砷形态分离的影响。最终确定的流动相组成为45mmol/L KH₂PO₄-5mmol/L Na₂HPO₄，使用该流动相砷形态4个组分能够在7min内达到基线分离，分析时间远远低于GB 5009.17-2014中给予参考的12min。

2.1.2.2 流动相的配制

(1) 15mmol/L NH₄H₂PO₄：称取1.7g NH₄H₂PO₄，溶于1000mL水中，用氨水调节pH为6.0。

(2) KH₂PO₄-5mmol/LNa₂HPO₄：称取3.026g KH₂PO₄和0.8954g Na₂HPO₄•12H₂O，溶于500mL水中，溶液的pH为5.91，无需调节。

2.1.2.3 流动相的优化

按表2的比例配制流动相(pH值实测值与表中稳合)，分别使用上述流动相对砷形态标液进行洗脱，LC-AFS的其余测定条件见表1。测定结果见图1，从上至下对应流动相的pH分别为：5.29/5.59/5.91/6.24/6.47/6.64/6.81/9.18，从图中可知：

(1) 随着流动相pH的增大，As3保留时间基本保持不变，As5的保留时间逐渐缩短；

(2) pH为5.91时，各组分分离效果最好；

(3) pH较低时，As₃和DMA分离不好；

(4) pH较高时，DMA和MMA分离不好，甚至两色谱峰完全重叠。

图1 流动相对砷形态分离效果的影响