砷是一種有毒物質(zhì)，易通過食物鏈被人體吸收并在體內(nèi)累積，從而引起慢性中毒。當(dāng)人體發(fā)生砷慢性中毒時(shí)，會(huì)出現(xiàn)疲勞、乏力、心悸、驚厥等現(xiàn)象，甚至造成皮膚角質(zhì)化、蛻皮、脫發(fā)、色素沉淀等損害，嚴(yán)重時(shí)可致癌，因此生物體中砷的含量備受社會(huì)關(guān)注。目前測(cè)定砷含量的方法有電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）、原子熒光光譜法（AFS），其中AFS因具備靈敏度較高、穩(wěn)定性好、干擾少、儀器成本低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。在日常監(jiān)測(cè)工作中，因受樣品基體干擾，采用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 5009.11—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無機(jī)砷的測(cè)定》中的濕法消解和 GB 17378.6—2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第 6 部分：生物體分析》中的電熱板消解處理海洋生物體樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品時(shí)，AFS測(cè)定總砷的結(jié)果準(zhǔn)確度低，而且GB 5009.11—2014對(duì)消解溫度沒有明確規(guī)定。海產(chǎn)品（如海藻、海魚、甲殼類、貝類等）中有機(jī)砷主要以砷糖和砷甜菜堿的形式存在，需要更高的溫度才能完全消解釋放砷。研究人員在GB 5009.11—2014 和GB 17378.6—2007基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，得出最佳的消解條件，采用階梯式濕法消解-AFS測(cè)定海洋生物體中砷的含量，提高了樣品前處理的穩(wěn)定性和分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。
01試驗(yàn)方法
準(zhǔn)確稱取固體樣品于三角錐瓶中，加入硝酸和高氯酸的混合液，搖勻后置于電熱板上，升溫，消解，再升溫，消解，取下冷卻，加入硫酸，升溫，消解，保證在300℃持續(xù)消解1h以上。取下冷卻后，加入鹽酸溶液，加熱溶解，直至剩余量取下冷卻，將消解液轉(zhuǎn)移至比色管中，用水定容，搖勻。分取一定量置于比色管中，加入鹽酸、硫脲-抗壞血酸溶液，混勻。室溫放置，用水定容，混勻，待測(cè)。
不添加樣品，按照相同的消解步驟制備空白樣品，空白樣品消解后加入硫脲-抗壞血酸溶液，混勻，待測(cè)。
02結(jié)果與討論
2.1 消解溫度和消解時(shí)間的優(yōu)化
生物樣品中不同砷形態(tài)需要的消解溫度并不一樣，提高消解溫度將不同砷形態(tài)徹底消解才能達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)定的目的。為解決國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 5009.11—2014和GB17378.6—2007消解溫度不明確或較低、不完全消解、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度低的問題，試驗(yàn)采用階梯式濕法消解處理樣品。第一步先經(jīng)過120℃低溫預(yù)消解，使樣品加熱溶解于消解酸中，硝酸先氧化部分有機(jī)砷，保證溫度達(dá)到 200℃時(shí)只有少量的有機(jī)砷存在，避免高氯酸迅速升溫產(chǎn)生爆炸，120℃低溫預(yù)消解的作用相當(dāng)于GB 17378.6—2007中消解酸浸泡過夜的作用；第二步提高消解溫度至200℃，高氯酸進(jìn)一步對(duì)難氧化的有機(jī)砷進(jìn)行消解；第三步繼續(xù)提高消解溫度至300℃，硫酸再進(jìn)一步將更難消解的砷糖、砷甜菜堿等有機(jī)砷進(jìn)行消解。
在整個(gè)消解過程中，第一步只是一個(gè)預(yù)消解和加熱溶解的過程，消解溫度不影響消解效果，選擇在硝酸的沸點(diǎn)溫度（120℃）即可。試驗(yàn)主要對(duì)第二步和第三步的消解溫度進(jìn)行優(yōu)化，以三文魚粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW（E）100720、黃魚粉中元素成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10253、扇貝成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSB-15等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（按照基質(zhì)分別記為三文魚、黃魚粉、扇貝）以及實(shí)際加標(biāo)樣品為研究對(duì)象，通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)了9組消解溫度的優(yōu)化方案（表1），結(jié)果見圖1。
由圖1可知：對(duì)于生物體實(shí)際樣品，9種消解條件的消解效果無明顯差別，砷的測(cè)定結(jié)果基本一致，偏差??；對(duì)于生物體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，消解條件8、9 的消解效果理想，在保證測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度的前提下，第二步消解溫度為200℃時(shí)比160℃的消解時(shí)間縮短了近1h，最終采用200，300℃為第二、三步的消解溫度。經(jīng)過多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，樣品在 300℃的消解溫度下保持消解1h以上，消解效果最好。因此，試驗(yàn)確定最佳階梯式濕法消解步驟為：120℃預(yù)消解0.5h，200℃消解至約1mL，300℃消解至約0.5mL，樣品在300℃下保持消解1h以上。
2.2 消解酸用量的優(yōu)化
海產(chǎn)品（如海藻、海魚、甲殼類、貝類等）中砷主要以砷糖和砷甜菜堿的形式存在，單純使用硝酸不能使生物體樣品中有機(jī)砷完全消解，應(yīng)使用氧化性強(qiáng)的混合酸，結(jié)合各酸的沸點(diǎn)溫度，使每種酸在相應(yīng)溫度下發(fā)揮其氧化性，才能完全讓各形態(tài)的有機(jī)砷消解轉(zhuǎn)換為無機(jī)砷。在國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 5009.11—2014和GB 17378.6—2007的基礎(chǔ)上對(duì)消解酸用量進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)固定其他條件不變，第一、二步消解選用12mL硝酸＋4mL高氯酸、16mL硝酸＋4mL高氯酸、20mL硝酸＋4mL高氯酸等3種混合酸組合處理三文魚粉成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GBW（E）100720、黃魚粉中元素成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10253、扇貝成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) GSB-15，結(jié)果見圖2。
結(jié)果表明：對(duì)于砷濃度水平較低的三文魚GBW（E）100720，3種混合酸組合的消解酸體系消解效果均較好，砷的回收率為95.8％～99.9％；對(duì)于砷濃度水平較高的基體復(fù)雜的黃魚粉 GBW10253和扇貝GSB-15，16mL硝酸＋4mL高氯酸、20mL硝酸＋4mL高氯酸的消解酸體系消解效果較好，按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB 17378.6—2007 取最大稱樣量時(shí)，16mL硝酸＋4mL高氯酸的酸量已經(jīng)能滿足生物體樣品的完全消解，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。在日常分析監(jiān)測(cè)工作中，對(duì)于砷濃度水平高的樣品可以適當(dāng)?shù)臏p小稱樣量，避免出現(xiàn)消解不完全的情況。
在硝酸-高氯酸用量的優(yōu)化基礎(chǔ)上，試驗(yàn)對(duì)第三步消解中硫酸用量也進(jìn)行了優(yōu)化，分別選用硫酸用量1.25，2，3，5mL處理三文魚 GBW（E）100720、黃魚粉 GBW10253 和扇貝 GSB-15，結(jié)果見圖3。
結(jié)果表明：對(duì)于砷濃度水平較低的三文魚GBW（E）100720，3種用量下硫酸的消解效果均較好，砷的回收率為97.5％～101％；對(duì)于砷濃度水平較高的基體復(fù)雜的黃魚粉GBW10253和扇貝GSB-15，3mL和5mL硫酸消解效果較好，且加入硫酸后在300℃高溫下保持1h以上，消解效果最明顯。
綜上，試驗(yàn)最終選用16mL硝酸＋4 mL高氯酸＋3mL硫酸進(jìn)行消解。
2.3 鹽酸體積分?jǐn)?shù)的優(yōu)化
樣品經(jīng)過高溫濕法消解后，國家標(biāo)準(zhǔn)方法GB5009.11—2014中選擇采用加水進(jìn)行加熱溶解。試驗(yàn)以三文魚 GBW（E）100720、黃魚粉 GBW10253和扇貝GSB-15為研究對(duì)象，按照試驗(yàn)方法消解后，分別選用水、5％鹽酸溶液、10％鹽酸溶液、50％鹽酸溶液加熱溶解，考察了經(jīng)其處理后砷的回收率，結(jié)果見圖4。
結(jié)果表明：經(jīng)10％鹽酸溶液和50％鹽酸溶液處理后的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中砷的回收率更接近100％，而且采用 10％鹽酸溶液進(jìn)行加熱溶解時(shí)，樣品基體與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的基體保持一致，更有利于上機(jī)測(cè)定分析。因此，試驗(yàn)選擇 10％鹽酸溶液進(jìn)行加熱溶解。
2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線、檢出限和測(cè)定下限
移取適量的砷單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，依次加入10mL鹽酸、10mL硫脲-抗壞血酸溶液，室溫放置15min，用水逐級(jí)稀釋并定容，配制成質(zhì)量濃度為0，1，2，4，8，16，20μg·L−1的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液系列。按照儀器工作條件進(jìn)行測(cè)定，以砷的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果表明：砷的質(zhì)量濃度在20μg·L−1以內(nèi)與對(duì)應(yīng)的熒光強(qiáng)度呈線性關(guān)系，線性回歸方程為y=103.7x＋1.750，相關(guān)系數(shù)為 0.9999。
按照試驗(yàn)方法分析7個(gè)空白樣品，計(jì)算測(cè)定值的標(biāo)準(zhǔn)偏差s，以3.143倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算檢出限（3.143s），以 4 倍檢出限計(jì)算測(cè)定下限。當(dāng)取樣量為 0.5g，定容體積為25mL時(shí)，換算得到檢出限為0.006mg·kg−1，測(cè)定下限為 0.024mg·kg−1。
2.5 準(zhǔn)確度試驗(yàn)
按照試驗(yàn)方法測(cè)定3種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[三文魚GBW（E）100720、黃魚粉GBW10253、扇貝GSB-15]中砷的含量，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)平行測(cè)定6次，結(jié)果見表2。
由表2可知，砷的測(cè)定平均值均在認(rèn)定值的不確定度范圍內(nèi)，相對(duì)誤差為−2.4％～14％，說明方法準(zhǔn)確度較高。
分別對(duì)兩種類型的海洋生物體實(shí)際樣品（魚類、貝類）進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，計(jì)算回收率，結(jié)果見表3。
由表3可知，海洋生物體實(shí)際加標(biāo)樣品中砷的回收率為106％～108％，滿足日常監(jiān)測(cè)工作要求。
2.6 精密度試驗(yàn)
按照試驗(yàn)方法測(cè)定兩種類型的海洋生物體實(shí)際樣品（魚類、貝類）中砷的含量，每個(gè)樣品平行測(cè)定6次，計(jì)算測(cè)定值及測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。結(jié)果表明，兩種類型海洋生物體實(shí)際樣品中砷的測(cè)定值分別為 3.48，1.46mg·kg−1，RSD分別為 3.0％，3.8％，說明方法精密度滿足日常監(jiān)測(cè)工作要求。
2.7 方法比對(duì)
將本方法與微波消解-ICP-MS（GB 5009.11—2014第二法）進(jìn)行方法比對(duì)，并采用F檢驗(yàn)法和t檢驗(yàn)法檢驗(yàn)測(cè)定結(jié)果是否有顯著性差異，結(jié)果見表4。
由表4可知：當(dāng)置信度為97.5％時(shí)，F(xiàn)0.025（4，4）=9.60，F(xiàn)＜F0.025（4，4），說明各樣品測(cè)定結(jié)果的方差無顯著性差異；t檢驗(yàn)的自由度ƒ=4，查表可知 α=0.05時(shí)，t0.05=2.306，t＜t0.05，說明各樣品中砷的測(cè)定值無顯著性差異。進(jìn)一步說明本方法有較好的準(zhǔn)確度，滿足日常監(jiān)測(cè)分析要求，適用于海洋生物體樣品的分析。
03試驗(yàn)結(jié)論
研究人員采用階梯式濕法消解-AFS 測(cè)定海洋生物體中砷的含量，與GB 5009.11—2014中濕法消解和GB 17378.6—2007中電熱板消解相比，海洋生物體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和實(shí)際樣品中砷的測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。優(yōu)化的硝酸-高氯酸-硫酸消解酸體系，基本能滿足各濃度水平砷樣品的測(cè)定，消解過程中不需要再補(bǔ)加硝酸，樣品也不需要浸泡過夜。優(yōu)化后的階梯式升溫消解方式，解決了消解溫度低、消解酸不足，以及消解溫度不明確的問題，可用于海洋生物體中砷的分析監(jiān)測(cè)。
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