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江蘇天瑞儀器股份有限公司

HPLC-ICPMS聯(lián)用測(cè)定河水中的5種砷形態(tài)

時(shí)間:2021-7-13 閱讀:1874
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砷被認(rèn)為是一種致癌物,廣泛存在于自然界中,長(zhǎng)期接觸會(huì)對(duì)人體造成危害。砷的毒性與其化學(xué)形態(tài)有關(guān),不同價(jià)態(tài)、不同形態(tài)的砷其毒性差異很大。一般來(lái)說(shuō),無(wú)機(jī)砷的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有機(jī)砷。

本文參考國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)發(fā)布的《GB 5009.11-2014 食品中無(wú)機(jī)砷的測(cè)定》,通過(guò)HPLC-ICPMS聯(lián)用,采用Hamilton PRP-X-100(250×4.1mm)陰離子色譜柱,用15mmol/L磷酸二氫銨及25mmol/L磷酸二氫銨(pH=8.0)作淋洗液,用梯度洗脫的方式測(cè)定了河水樣品中的五種砷形態(tài),且加標(biāo)回收率良好,結(jié)果表明,該方法能夠快速準(zhǔn)確地進(jìn)行水質(zhì)樣品中的砷形態(tài)的分析。

1.儀器簡(jiǎn)介

HPLC-310E是天瑞儀器自主研發(fā)的新一代液相色譜儀,該設(shè)備采用微處理器智能控制往復(fù)式雙栓塞并聯(lián)泵,具有工作耐壓值高、穩(wěn)定可靠、操作方便等特點(diǎn)。可實(shí)現(xiàn)等度洗脫和梯度洗脫兩種方式,且具有較高的靈敏度、分離度和可靠性。

ICP-MS 2000E采用進(jìn)口射頻電源,保證儀器可多種模式穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)利用*的等離子體屏蔽技術(shù),極大的提高了儀器的靈敏度。該設(shè)備具有檢出限低、靈敏度高、分析速度快、維護(hù)方便、高耐鹽性及高性價(jià)比等特點(diǎn)。

HPLC-ICPMS聯(lián)用儀采用一鍵式數(shù)據(jù)采集、精準(zhǔn)式譜圖定位及強(qiáng)大的軟件譜圖處理功能,可滿足不同的形態(tài)測(cè)試需求(如圖1)。

 

圖1.HPLC-ICPMS聯(lián)用測(cè)砷形態(tài)的分析儀

 

2.測(cè)試原理

樣品溶液經(jīng)過(guò)前處理,由HPLC進(jìn)樣口進(jìn)樣,經(jīng)色譜柱分離,通過(guò)霧化器霧化后送入高溫等離子體中,干燥、原子化、電離,元素離子經(jīng)接口室進(jìn)入質(zhì)譜儀,通過(guò)離子透鏡系統(tǒng)、質(zhì)量分析器及檢測(cè)器,檢測(cè)器對(duì)相應(yīng)元素離子做出響應(yīng)(每秒離子計(jì)數(shù)cps(counts per second),經(jīng)軟件處理,響應(yīng)強(qiáng)度和時(shí)間組成的峰面積與相應(yīng)組分離子濃度成正比關(guān)系進(jìn)行定性定量分析。

3.實(shí)驗(yàn)部分

3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試劑

液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀(江蘇天瑞儀器股份有限公司);

電子天平(BSA224S,賽多利斯);

色譜柱(Hamilton PRP-X100,4.1×250mm,10μm);

超純水系統(tǒng)(Millipore,電阻率為18.2MΩ·cm);

氨水(優(yōu)級(jí)純,上海晶純?cè)噭┯邢薰荆?/p>

磷酸二氫銨(優(yōu)級(jí)純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);

乙二胺四乙酸二鈉(優(yōu)級(jí)純,阿拉丁化學(xué)試劑)

5種砷形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液;

超聲波(KH-500E,昆山禾創(chuàng))。

3.2樣品前處理

河水樣品經(jīng)0.45μm的水系濾膜直接過(guò)濾。

3.3流動(dòng)相及砷形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

15mmol/L NH4H2PO4溶液:準(zhǔn)確稱取1.726g磷酸二氫銨,溶于1000 mL超純水中,經(jīng)0.45μm的水系濾膜過(guò)濾后,于超聲水浴中超聲脫氣30min。

25mmol/L NH4H2PO4溶液:準(zhǔn)確稱取2.876g磷酸二氫銨,溶于1000 mL超純水中,用氨水調(diào)節(jié)PH至8.0,經(jīng)0.45μm的水系濾膜過(guò)濾后,于超聲水浴中超聲脫氣30min。

20mmol/L EDTA-2Na溶液:準(zhǔn)確稱取0.745g乙二胺四乙酸二鈉,加入少量超純水,于150℃的電熱板上加熱至乙二胺四乙酸二鈉*溶解,冷卻后定容至100 mL的容量瓶中以待備用。

砷形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液:

5種砷標(biāo)準(zhǔn)溶液采用20mmol/L EDTA-2Na按照梯度濃度的方式依次被稀釋為0.5µg/L、1.0µg/L、2.0µg/L、5.0µg/L、10.0µg/L、20.0µg/L 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,同時(shí)配制五種砷形態(tài)的5µg/L的單標(biāo)溶液以此來(lái)判別每種砷形態(tài)出峰時(shí)間。

3.4實(shí)驗(yàn)條件

3.4.1色譜條件

     色譜條件詳見(jiàn)表1和表2。

表1. HPLC分析條件

參數(shù)

參數(shù)設(shè)定

色譜柱

Hamilton PRP-X10010μm,250×4.1mm

流動(dòng)相

A-15mmol/L NH4H2PO4;B-25mmol/L NH4H2PO4pH=8.0

 

A-1.0mL/min;B-1.5mL/min

 

25℃

進(jìn)樣量

100μL

洗脫程序

梯度洗脫

 

表2. 梯度洗脫條件

時(shí)間

流動(dòng)相A

流動(dòng)相B

 

0min

100%

0%

1.0mL/min

5min

100%

0%

1.0mL/min

5.01min

0%

100%

1.5mL/min

12min

0%

100%

1.5mL/min

12.01min

100%

0%

1.0mL/min

 

3.4.2質(zhì)譜條件

     ICP-MS分析條件見(jiàn)表3。

表3. ICP-MS分析條件

參數(shù)

參數(shù)設(shè)定

參數(shù)

參數(shù)設(shè)定

 

1300W

等離子氣

13L/min

輔助氣

1.06L/min

 

1.2L/min

采樣深度

16

分析模式

標(biāo)準(zhǔn)模式

3.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.5.1色譜分離圖

按表2的洗脫條件,進(jìn)樣20.0µg/L砷形態(tài)混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,得到五種砷分離色譜圖,如圖2。AsC、As3+、DMA、MMA、As5+相對(duì)保留時(shí)間分別為120s、155s、247s、329s、583s,總分離時(shí)間約為600s。

圖2. 5種砷形態(tài)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

 

3.5.2標(biāo)準(zhǔn)曲線

按照混合標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度0.5µg/L、1.0µg/L、2.0µg/L、5.0µg/L、10.0µg/L、20.0µg/L進(jìn)樣得到色譜圖,計(jì)算其峰面積,以濃度和峰面積繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999,結(jié)果詳見(jiàn)圖3-1~3-5。

3.5.3 檢出限

圖4為5.0µg/L混和標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖,以各形態(tài)峰附近基線處的3倍信噪比(S/N)峰高對(duì)應(yīng)的濃度作為檢出限,AsC、As3+、DMA、MMA、As5+分別為0.078µg/L、0.10µg/L、0.11µg/L、0.13µg/L、0.16µg/L。

圖4. 5.0µg/L五種砷形態(tài)的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液色譜圖

 

3.5.4 測(cè)試結(jié)果

河水樣品及加標(biāo)1µg/L的測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)表4,樣品及加標(biāo)后砷形態(tài)疊加譜圖如圖5所示。

表4   樣品中各砷形態(tài)的測(cè)試結(jié)果

組分名稱

測(cè)定結(jié)果

µg/L

加標(biāo)后濃度

µg/L

加標(biāo)回收率

%)

砷膽堿(AsC

ND

0.878

87.8

(As3+

0.713

1.783

107.0

二甲基砷(DMA

ND

1.127

112.7

一甲基砷(MMA

ND

0.934

93.4

As5+)

5.997

7.021

102.4

 

圖5. 河水樣及河水樣加標(biāo)1.0µg/L色譜圖

 

4. 結(jié)論

利用LC-ICPMS聯(lián)用測(cè)試河水樣品中的五種砷形態(tài),測(cè)試結(jié)果表明,該方法檢出限低、線性相關(guān)系數(shù)均在0.999以上,樣品加標(biāo)回收率在87.8%-112.7%之間;同時(shí)五種砷形態(tài)能夠在600s內(nèi)完成分析,且分離度較好,此方法可滿足水質(zhì)樣品中砷的形態(tài)分析。

 

5.參考文獻(xiàn)

 [1] 國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)發(fā)布 GB 5009.11-2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中無(wú)機(jī)砷的測(cè)定 液相色譜-原子熒光光譜法,2015。

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