高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光联用技术测定饮用水中形态砷

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目的砷广泛分布于自然界中,自然水域的砷污染是一个世界问题,人通过饮用高砷水,可导致慢性中毒、皮肤癌、肝癌等。砷以化合物的形式在饮用水中存在,主要为三价砷As(Ш)、一甲基砷酸(MMA)、二甲基砷酸(DMA)和五价砷As(V)。砷的毒性作用不仅取决于总砷,更依赖其存在的形态,不同化学形态的砷化合物具有不同的代谢及毒性机理,毒性差异也很大。目前,我国对生活饮用水中砷的测定主要是测定总砷浓度,研究生活饮用水中砷形态分析方法较少。而以测定总砷的形式进行卫生学评价,不能准确反映砷的暴露水平及砷对环境、生态和人体的影响,因此对砷的各种形态分别进行分析测定具有重要意义,本研究旨在建立高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱联用技术,同时测定生活饮用水质中4种形态砷:As(Ш)、MMA、DMA和As(V),并用建立的方法检测不同地区水质中形态砷,为我国今后制定形态砷国家标准检测方法及限值提供技术依据。方法利用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光(HPLC-HG-AFS)联用技术,4种形态的砷经过液相色谱的阴离子交换柱分离,然后在砷化氢发生器中依次被硼氢化钾在酸性溶液中发生氧化还原反应还原成气态砷化氢,以氩气作载气,将砷化氢从母液中分离,导入石英原子化器中原子化分析。通过单因素轮换法和正交设计法对负高压与灯电流、载气流量、还原剂浓度、载流浓度、流动相的浓度与pH实验条件进行优化,研究形态砷测定方法最佳条件。采用保留时间定性,峰面积外标法定量。同时对方法的检出限、线性范围、精密度、准确度、样品稳定性等指标进行实验研究与探讨。将建立的方法运用到实际生活饮用水的检测中,检测由大学生自愿者从不同地区采集的自来水或井水,共40份样品。并对实际水样的检测结果进行不确定度评定,保证样品检测的可靠性与准确性,评价由标准物质纯度、标准溶液储备溶液配置和标准曲线拟合等引入的不确定度。结果缓冲溶液磷酸氢二铵pH为6.0,浓度为2.0g/L,载流溶液为7%盐酸,还原剂为0.50%氢氧化钠与2.0%硼氢化钾混合溶液,不开紫外在线消解装置,负高压330V,砷灯电流50mA,载气流量选择为250 ml/min。在上述条件下,4种形态砷分离完全,所得色谱峰形狭窄高耸,不拖尾,且无干扰峰,出峰时间快,响应值最大。该方法线性良好:三价砷y1=339.87x1+270.16,R 1=0.9995,检出范围0.36~111.87μg/L;一甲基砷y2=175.99x2+38.534,R 2=0.9999,检出范围0.69~83.16μg/L;二甲基砷y3=158.87x3+78.891,R 3=0.9997,检出范围0.39~87.66μg/L;五价砷y4=94.483x4+99.209,R4=0.9991,检出范围2.34~116.64μg/L。三价砷、一甲基砷、二甲基砷和五价砷的检出限分别为0.36μg/L、0.69μg/L、0.39μg/L和2.34μg/L。加标回收试验显示方法的准确度好,平均回收率范围为95.7%~107.9%,相对标准偏差为0.23%~9.31%。样品在4℃的冰箱里至少可以保存14天,As(Ⅲ)、As(Ⅴ)MMA、DMA待测物含量损失率分别为3.43%、-3.30%、1.44%、3.82%。应用建立的方法在生活饮用水样检测中,一份来自青海贵德的井水中检出五价砷含量为58.32μg/L五价砷,其余均未检出,实际水样加标回收率为94.4%~107.8%。方法不确定度评定显示,标准曲线拟合是影响本实验不确定度最主要的因素,标准物质纯度、标准溶液储备溶液配置也会对实验带来一定的误差。检出样品中五价砷,总的标准不确定度为2.16μg/L;拓展不确定度为4.31μg/L;则使用该方法测定生活饮用水五价砷含量应该报告为:(58.32±4.31)μg/L。结论建立了高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光联用技术测定生活饮用水中形态砷的检测方法,通过单因素轮换法和正交设计法对缓冲溶液pH和浓度;,载流溶液浓度和还原剂浓度;紫外在线消解装置的使用、负高压、灯电流和载气流量条件的研究,对水中形态砷HPLC-HG-AFS测定方法进行了优化分析,使4种形态砷在本研究中均得到了较好的分离和较高的荧光响应值。该方法生活饮用水样品前处理简单,无需消化,直接过滤即可测定,灵敏度高、精密度好、不确定度满足要求、结果准确可靠,建立生活饮用水中砷的形态分析方法,为有效进行生活饮用水质风险评估提供技术支撑,该方法可用于生活饮用水中砷形态污染的监测分析,具有实用价值。
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