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砷（无机砷、有机砷、总砷）检测

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发布时间：2025-07-15 15:16:31 更新时间：2025-07-14 15:16:31

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

砷检测的概述与重要性

砷（元素符号 As）是一种广泛存在于自然界中的半金属元素，具有显著的毒性和环境健康风险。无机砷（如三价砷 As(III) 和五价砷 As(V)）因其高毒性而被世界卫生组织（WHO）和国际癌症研究机构（IARC）列为一级致癌物，长期暴露可导致皮肤癌、肺癌等多种疾病；而有机砷（如甲基砷和砷甜菜碱）通常毒性较低，但某些有机形态仍具有潜在危害。砷的主要来源包括地壳风化、工业排放（如采矿和农药生产）、农业污染以及天然地下水富集，尤其在亚洲地区的地下水体中砷污染问题突出。在全球范围内，砷超标已成为食品安全、饮用水安全和环境监测的重大挑战，例如在大米、海产品和饮用水中检测到砷残留引发广泛关注。通过系统的砷检测（包括总砷、无机砷和有机砷），可以有效评估风险、制定控制标准、保护公众健康，并为污染治理提供科学依据。检测项目需区分不同形态，因为无机砷的毒性远高于有机砷，总砷检测虽能反映整体水平，但无法识别具体风险源，因此全谱检测至关重要。

检测项目

砷检测的核心项目分为三类：总砷、无机砷和有机砷。总砷检测涵盖环境中所有形态的砷元素总和，常用于快速筛查污染水平，例如在水质或土壤普查中应用广泛；无机砷检测专注于高毒性形态，包括 As(III) 和 As(V)，它们易溶于水且生物利用度高，是食品安全（如大米中无机砷限量）和环境风险评估的重点；有机砷检测则针对如甲基砷酸和二甲基砷酸等化合物，这些形态通常来源于生物转化或工业副产品，在海洋食品中较常见，其毒性虽低但仍需监控以避免累积效应。区分这些项目至关重要，因为仅检测总砷可能掩盖高危的无机砷风险，而综合检测能提供完整的毒性图谱。例如，在饮用水检测中，WHO 推荐无机砷限值为 10 μg/L，而总砷检测可作为初步指标，若超标则需进一步分析无机和有机组分。

检测仪器

砷检测依赖于高灵敏度和特异性的仪器设备，常用仪器包括原子吸收光谱仪（AAS）、电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、高效液相色谱仪（HPLC）及其联用系统。原子吸收光谱仪（如石墨炉 AAS）适用于总砷的定量分析，具有操作简便、成本较低的优势，但灵敏度有限；电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）是检测总砷的金标准，检测限可达 ng/L 级别，广泛应用于水样、生物样品和环境基质，其高精度适用于大规模筛查。对于形态分析（如区分无机砷和有机砷），高效液相色谱仪（HPLC）与 ICP-MS 或原子荧光光谱仪（AFS）联用是首选方案，HPLC 可分离不同砷化合物，ICP-MS 则提供定量检测。此外，X射线荧光光谱仪（XRF）用于固体样品（如土壤）的快速筛查，而微波消解系统是样品前处理的必备工具，确保砷从基质中释放。选择仪器时需考虑样品类型、检测限要求和成本效率。

检测方法

砷检测方法主要包括样品前处理和分析测定两个阶段，方法选择取决于目标形态（总砷、无机砷或有机砷）和样品基质。样品前处理是检测的关键，通常采用湿法酸消解（如硝酸-过氧化氢体系）或微波消解，以溶解固体样品（如食品或土壤）并将有机砷转化为可测形态；对于水样，可能需过滤或酸化保存。分析方法中，总砷检测常用原子吸收光谱法（AAS）或 ICP-MS，其中 ICP-MS 法灵敏度高、抗干扰强，检测限可低至 0.1 μg/L。无机砷和有机砷的形态分析则依赖色谱技术：高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用法（HPLC-ICP-MS）是最精确的方法，能在单次运行中分离并定量 As(III)、As(V)、甲基砷等形态；替代方法包括氢化物发生原子荧光光谱法（HG-AFS）或离子色谱法（IC），前者适用于水样中无机砷的快速检测。所有方法需优化参数，如流动相 pH 和检测波长，以确保准确度和重复性。

检测标准

砷检测遵循严格的国际和国家标准，以确保结果的可靠性、可比性和合规性。国际标准包括 ISO 17294-2:2016（水质—ICP-MS 法测定无机元素），其中详细规定了总砷检测的流程；ISO 17378-1:2014 则针对水中的砷形态分析，特别强调 HPLC-ICP-MS 方法。在食品安全领域，Codex Alimentarius 标准（如 CODEX STAN 193-1995）设定了食品中无机砷的限量值，推荐采用 AOAC 官方方法（如 AOAC 999.10）。国家标准方面，中国 GB 5009.11-2014《食品安全国家标准食品中总砷及无机砷的测定》明确了食品样品的前处理（微波消解）和分析方法（HG-AFS 或 HPLC-AFS）；美国环保署（EPA）方法如 EPA 3050B（固废消解）和 EPA 200.8（水质 ICP-MS）是环境监测的基准。此外，WHO 饮用水指南（第四版）规定了无机砷的限值，并推荐验证方法。这些标准不仅规定了技术流程，还强调了质量控制（如空白试验和加标回收率），以确保检测数据的科学性和公信力。