砷(以AS)计检测
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发布时间:2025-07-17 15:40:15 更新时间:2025-07-16 15:40:15
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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砷(As)是一种广泛存在于环境中的类金属元素,主要以无机砷(如三价砷As(III)和五价砷As(V))和有机砷化合物的形式存在。其中,无机砷因其剧毒性(尤其是三价砷)和致癌性而被世界卫生组织(WHO)和国际癌症研究机构(IARC)列为重点管控物质。砷污染主要来源于自然风化、采矿、冶炼、化石燃料燃烧、含砷农药和除草剂的使用以及工业废水排放等。长期摄入或接触过量的砷会对人体造成严重的健康危害,包括皮肤病变、周围神经病变、心血管疾病、糖尿病以及皮肤癌、肺癌、膀胱癌等。因此,对各类基质(如食品、饮用水、土壤、环境样品、药品、化妆品等)中的砷(以As计)含量进行准确、可靠的检测,是保障人类健康和环境安全至关重要的环节。
“砷(以As计)检测”的核心目标是定量测定样品中总砷的含量。根据检测需求的不同,有时会进一步区分:
1. 总砷(Total Arsenic): 指样品中所有形态砷(包括无机砷和有机砷)的总和。这是最常见的检测项目。
2. 无机砷(Inorganic Arsenic): 特指样品中三价砷(As(III))和五价砷(As(V))的总和。由于无机砷的毒性远高于有机砷,在食品安全(尤其是大米、海产品等)和水质安全领域,无机砷含量是更重要的监控指标。
3. 砷形态分析(Arsenic Speciation): 对样品中不同形态的砷(如As(III)、As(V)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、砷甜菜碱(AsB)、砷胆碱(AsC)等)分别进行定性和定量分析。这对深入研究砷的毒性、迁移转化规律和风险评价至关重要。
砷的检测需要高灵敏度和选择性的仪器设备,常用核心仪器包括:
1. 原子吸收光谱仪(Atomic Absorption Spectrometry, AAS): * 火焰原子吸收光谱仪(FAAS): 灵敏度较低,主要用于含量较高的样品。 * 石墨炉原子吸收光谱仪(Graphite Furnace AAS, GFAAS): 灵敏度高,是检测痕量砷(尤其是无机砷)的经典方法。常与氢化物发生系统联用。 * 氢化物发生-原子吸收光谱法(Hydride Generation AAS, HG-AAS): 利用砷(主要是As(III))在酸性条件下能被还原成易挥发的砷化氢(AsH₃)的特性,将砷从基体中分离并引入石英管原子化器进行测定。选择性好,灵敏度高。通常需要预还原步骤将As(V)还原为As(III)。
2. 原子荧光光谱仪(Atomic Fluorescence Spectrometry, AFS): * 氢化物发生-原子荧光光谱法(Hydride Generation AFS, HG-AFS): 原理与HG-AAS类似,利用砷化氢在氩氢火焰或电热石英管中受热分解形成的砷原子,被特定波长光源激发后产生荧光信号进行定量。该方法具有极高的灵敏度、较低的检出限和良好的抗干扰能力,尤其适合痕量砷的测定,是我国食品和水中砷检测的常用方法。
3. 电感耦合等离子体发射光谱仪(Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry, ICP-OES / ICP-AES): 可同时或顺序测定多种元素,线性范围宽,分析速度快。但对于痕量砷的检测,灵敏度有时不如GFAAS或HG-AFS。适用于基质不太复杂或砷含量相对较高的样品。
4. 电感耦合等离子体质谱仪(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, ICP-MS): 是目前痕量、超痕量元素分析最灵敏的技术之一。检出限极低(通常可达ppt级别),动态范围宽,可多元素同时测定,并可用于砷的形态分析(与色谱联用)。是高端实验室进行精确砷含量测定的首选仪器。
5. 高效液相色谱(HPLC) / 离子色谱(IC)与检测器联用: 主要用于砷的形态分析。分离后的不同形态砷化合物可分别导入ICP-MS、AAS或AFS进行检测(即HPLC-ICP-MS, HPLC-AFS, HPLC-AAS等),实现形态的定性和定量。
关键辅助设备/附件: 氢化物发生器(用于HG-AAS/AFS)、微波消解仪/高压消解罐(用于样品前处理)、超纯水系统、分析天平等。
砷的检测方法需根据样品基质、砷含量水平、检测目的(总砷/无机砷/形态)以及实验室条件来选择。
1. 总砷 测定方法: * 氢化物发生原子荧光光谱法(HG-AFS): 应用广泛,尤其在中国国家标准中(如GB 5009.11 食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定)。样品经酸消解后,所有形态砷转化为无机砷,再经预还原,用HG-AFS测定总砷。灵敏度高,成本相对较低。 * 氢化物发生原子吸收光谱法(HG-AAS): 原理与HG-AFS类似,也是常用的标准方法。 * 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS): 灵敏度最高,抗干扰能力强,适用于复杂基质和超痕量分析。 * 电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES): 适用于含量较高的样品。 * 石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS): 需注意基体干扰,常需基体改进剂。
2. 无机砷 测定方法: * 液相色谱-原子荧光光谱联用法(LC-AFS): 常用方法,能有效分离As(III)和As(V),分别检测。也常采用HG-AFS检测模式。 * 液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用法(LC-ICP-MS): 灵敏度高,形态分离效果好,是金标准。 * 选择性提取结合HG-AAS/AFS法: 利用不同形态砷在特定溶剂(如盐酸)中溶解性的差异(如国标GB 5009.11中食品无机砷的测定方法),选择性提取无机砷(As(III)+As(V))后进行总量测定。
3. 砷形态 分析方法: 主要依赖色谱(HPLC或IC)与高灵敏检测器(ICP-MS, AFS, AAS)的联用技术(如HPLC-ICP-MS, HPLC-HG-AFS)。
国内外针对不同领域和样品基质制定了众多砷检测的标准方法,确保检测结果的准确性和可比性:
1. 中国国家标准(GB): * 食品安全: GB 5009.11 《食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定》 (规定了HG-AFS, LC-AFS, ICP-MS等方法) * 生活饮用水/水质: GB/T 5750.6 《生活饮用水标准检验方法 金属指标》 (包含AAS, AFS, ICP-MS等方法) * 土壤和沉积物: HJ 680 《土壤和沉积物 汞、砷、硒、铋、锑的测定 微波消解/原子荧光法》等 * 化妆品: 《化妆品安全技术规范》中规定了砷的限量和检测方法(常参考GB/T 7917或采用HG-AFS, ICP-MS等)
2. 国际和国外标准: * ISO(国际标准化组织): ISO 17294-2 (水质-ICP-MS法), ISO 11885 (水质-ICP-OES法), ISO 17378-1 (铝基材料中砷的测定) 等。 * 美国环保署(EPA): EPA 200.8 (水质-ICP-MS法), EPA 200.7 (水质-ICP-OES法), EPA 7063 (土壤/固体废物-酸消解AAS/AFS法), EPA 6020B (固体废物-ICP-MS法等)。 * 美国食品药品监督管理局(FDA):
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