微波消解-氢化物发生原子荧光法测定紫阳高硒区土壤硒含量的方法研究

作者： [李 瑜 刘运华 赵 娜 赵 欣 杨凉花]　　文章来源： [富硒研发中心 ]　　点击数：[1802]　　更新时间：[2014-07-18]

Determination of Se in Soils of Ziyang high selenium region by Microwave Digested-Hydride Generation Atomic Fluorescence Spectrometry

LI Yu，LIU Yun-Hua，ZHAO Na，ZHAO Xin, YANG Liang-Hua，

(Ankang Institute of Agricultural Sciences,Ankang 725000, SHaanxi)

Abstract:【Objective】Determination of Se in the soil with high selenium in Ziyang area by Microwave Digested-Hydride Generation Atomic Fluorescence Spectrometry.【Method】The samples were first treated by nitric acid and hydrogen peroxide (10+2) of microwave digestion,then the trace arsenic and selenium in soil of Ziyang high selenium region were determined by hydride generation-atomic fluorescence spectrometry.The experimental conditions for treating and analyzing samples were optimized.【Result】The results indicate that the selenium content in soil of Ziyang high selenium region is 16.28mg/Kg,the detection limits were 0.15µg/L, the selenium recovery rate was 92% ~ 101.8%,the correlation coefficient was 0.9999, the linear range 0~100mg/Kg. 【Conclusion】The method of microwave digestion of total selenium determination result is accurate and stable, It also saves the chemical reagents ang time. [1]

Key words: high selenium region;Soil;Microwave Digestion;Atomic Fluorescence Spectrometry;Arsenic,Selenium.

1 前言

微量元素硒具有高抗氧化作用，能起到延缓衰老、增强免疫、防癌抗癌等效果，也是形成谷胱甘肽过氧化物酶的必需成分^[1]。食物链中的硒主要来源于植物并最终来源于土壤。土壤中硒的含量、形态和植物对硒的吸收转化等都直接影响着食物链中硒的水平^[2]。世界上有40多个国家缺硒，安康地区南部由于其独特的地质、地理环境，使得该区的基岩、农作物以及动物大部分富硒，虽然只有少数层位的硒矿达到工业品位，但丰富的分布，广泛的富硒层却使农作物中的含硒量较适于人体补硒， 也最利于富硒保健品的开发，而有的高硒区的作物中含硒量高，使人体中毒^[3]。我国是世界上严重缺硒国家之一,有70%以上的地区缺硒^[4]，[5]。中国营养学会推荐正常人体每日硒摄入量为20-200微克/天。据中国营养学会调查，目前我国居民硒摄入量普遍较低，约为26微克/天^[6],同时有研究表明，一些地区居民对硒的摄入量有不断减少的趋势。通过补硒可以预防某些疾病的发生，有些疾病在补硒后症状得到明显改善^{[7]，[8]，[9]，[10]} 。

硒的检测方法主要有原子荧光法^[11]、电感耦合等离子体质谱法^[12]、原子吸收光谱法^[13]、原子发射光谱法^[14]、极谱法^[15]等。荧光光度法操作繁琐。氢化物发生-原子荧光光谱法具有高的选择性和灵敏度，近十几年来发展迅速，在环境、食品、医药卫生等领域中的应用日益广泛。本文采用微波酸消解法消解土样，用原子荧光光谱法测定土壤中的硒，方法简便，测定结果准确。

2 实验部分

2.1 仪器及试剂

WX-4000微波快速消解系统(上海屹尧仪器科技发展有限公司)；AFS-2202E型双道原子荧光光度计(北京科创海光仪器有限公司)，硒编码特种空心阴极灯。

硒标准溶液为100μg/mL，国家标准物质中心研制；所用酸均为优级纯，其他试剂均为分析纯；实验用水为优博纯水机制备的超纯水；消解剂：浓硝酸和双氧水(10+2)；2％硼氢化钾-0.5％氢氧化钠溶液，临用时现配。

2.2 仪器工作条件

经优化后的硒仪器条件及工作参数如下，负高压：260V；原子化器温度：200℃；灯电流：80mA；原子化器高度：8mm；载气流量：0.4L/min；屏蔽气流量：0.9L/min；读数时间：10s；延迟时间：1s；测定方式：校准曲线；积分方式：峰面积；进样量：0.5mL；KBH₄溶液：2％；HCl酸度(V/V):5％。

2.3 实验方法

2.3.1 样品处理及测定

本试验土壤样品于2012年3月采自陕西省紫阳县闹热村。将取回的土样，进行登记编号，再经风干、磨碎、过筛、混匀后装瓶，以备各项测定之用。

称取处理过的土壤样品0.5000g(精确至0.0001)于消化罐内，10ml浓硝酸+2ml双氧水，盖好密封盖，将消化罐放入微波消解体系中，设置土壤消解的最佳分析条件，至消解完全，冷却至室温后取出，转移至三角瓶，置于160℃的电热板上加热分解，至溶液剩下约2mL时取下，稍冷后加入6mol/L盐酸溶液5mL，继续加热待烧杯内白烟冒尽，取下，冷却至室温后，用5％的盐酸溶液定容至50mI。

按仪器操作规程，调好仪器工作条件，测定硒，同时做全程序空白试验。

2.3.2 校准曲线的绘制

分别准确吸取硒标准使用液(浓度为：1µg/mL)： (Se)0.00、0.50、1.00、2.00、4.00、5.00 mL。置于50mL容量瓶中，用5％的盐酸溶液稀释至刻度，摇匀，配制成浓度为0.00、10.00、20.00、40.00、80.00、100.00µg/L的系列标准溶液，按照仪器操作规程，调好仪器工作条件，测定系列标准溶液。

3 结果与讨论

3.1样品处理

3.1.1 微波消解酸对测定结果的影响

土壤是一个有机无机复合体，包括很多胶体、有机螯合物、空隙等等；这些有机无机复合体会吸附、固定很多养分、金属离子等。而消解需要使测定的物质从这些有机无机复合体中释放出来，因此必须对密闭微波消解法的各种参数进行详尽的研究，以便安全、有效实现土壤的消解。通过对大量土壤样品进行实验发现：10ml浓硝酸+2ml双氧水体系为消解土壤的最佳体系，可以完全消解大多数土壤试样，达到安全、有效实现土壤的消解。

3.1.2 微波条件对测定结果的影响

本实验采用直接监控温度。称取几份土壤样品(0.5000g)分别置于消解罐中，加入10ml浓硝酸+2ml双氧水消解液，进行不同消解时间、温度实验，结果发现，压力2000W，温度180℃条件下微波加热30min，效果良好，土壤消解较充分。

3.2 仪器工作及测定条件的选择

3.2.1 载流浓度对测定结果的影响

分别选择1％-6％(体积分数)的盐酸、硝酸及硫酸溶液作介质进行实验，结果表明，在三种酸介质中测定灵敏度不同，以盐酸溶液作为介质时，硒的荧光强度较高，且当盐酸体积分数在5%6%之间时荧光强度最大且恒定。综合考虑，本实验选用5％的盐酸溶液作为载流液，结果见图1。

图1 不同的酸介质的影响

Fig.1 Effects of different acid concentrations

3.2.2 载气及屏蔽气流量

载气流量过大，会稀释氢化物，降低灵敏度；载气流量过小形成的氢化物无法迅速进入原子化器，适当的屏蔽气流量可防止周围空气进人，保证火焰状态稳定。本实验选择载气流量为0.4L/min，屏蔽气流量为0.9L/min。

3.2.3 原子化器高度对测定结果的影响

原子化器高度与试样的原子化率有关，当原子化器观察高度为8mm时，硒的荧光强度较强，本实验选择原子化器高度为8mm。

3.2.4 还原剂浓度对测定结果的影响

本研究发现，当BKH₄ 溶液的浓度小于15%时，反应不完全；溶液的浓度太高，会产生大量的氢气稀释待测成分，导致荧光强度下降；本试验选择硼氢化钾溶液的浓度为20g/L，结果见图2。

图2 硼氢化钾浓度的影响

Fig.2 Effects of content of BKH4

3.2.5 校准工作曲线及检出限

以硒的荧光强度I_f对其浓度C进行现行回归，绘制校准曲线见图3，结果发现Se在0-100µg/L范围内线性关系良好，相关系数r=0.9999，回归方程Y=61.932X-16.404。根据仪器设定的测定检出限程序，连续测定空白溶液11次，用3倍空白样品荧光强度值的标准偏差除以校准曲线的斜率计算本方法的检出限为：0.15µg/L。

图3 标准曲线

Fig.3 The standard curve

3.3 加标回收试验

按照实验方法分6次分别测定3种不同浓度硒含量的土样3份，同时分别加入低、中、高3种不同浓度的硒标准溶液进行加标回收试验，计算回收率，结果列于表1。由表1可知，测定结果的相对标准偏差均在10％以内，硒回收率为92.0％-101.8％，表明本方法的准确度和精密度较高。

表1  样品加标回收试验

Table 1  Sample recovery tests

样品 Sample	试验测定结果 （µg/L）	平均值 （µg/L）	RSD (%)	加标量 （µg/L）	测得值 （µg/L）	回收率 （%）
	4.21     4.33			1.0	5.29	101.0
1	4.26     4.16	4.28	3.05	5.0	9.18	98.0
	4.38     4.25			10.0	14.12	98.4
	8.51     8.45			1.0	9.41	95.0
2	8.42     8.31	8.46	2.11	5.0	13.55	101.8
	8.56     8.55			10.0	18.87	94.1
	16.33   16.30			1.0	17.2	92.0
3	16.26   16.18	16.28	0.96	5.0	20.99	94.2
	16.19   16.41			10.0	26.16	98.8

4 结论

采用微波消解-氢化物发生-原子荧光光光谱法测定土壤中的硒，具有准确度及精密度较高、检出限低、基体干扰少，线性范围宽，试剂毒性小，节约时间等优点。

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