香樟葉片中氟化物監(jiān)測(cè)方法比較

余益軍，戴玄吏，孫佳，陳橋，何沁華，楊雨佳，王強(qiáng)

(1. 常州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 常州 213001；2. 江蘇理工學(xué)院，江蘇 常州 213001)

大氣氟化物是人們關(guān)注的污染物之一，其含量升高也促使植物對(duì)氟化物的吸收增強(qiáng)，從而成為了植物葉片中氟的最主要來源。植物在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)都在吸收和積累大氣中的氟化物，主要積累在葉片中，幾乎不向其他器官轉(zhuǎn)移[1]。葉片含氟量與大氣氟化物濃度顯著相關(guān)，用以評(píng)價(jià)大氣氟化物污染水平具有很高的靈敏度和可靠性[2-4]，利用植物葉片氟化物含量及其葉片受害癥狀反映大氣氟化物污染程度的研究方法引起了大量關(guān)注[5]。這種生物監(jiān)測(cè)方法可以有效補(bǔ)充濾膜采樣/石灰濾紙采樣-氟離子選擇電極法等標(biāo)準(zhǔn)方法在采樣時(shí)間、生物有效性方面的不足[6-7]。

植物葉片中氟化物監(jiān)測(cè)前處理方法主要有灰化、酸浸提、酸堿浸提等。江蘇省內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)多采用HClO4浸提，該方法曾列入《生物監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(征求意見稿)，但至今未正式頒布；浙江省頒布的地方標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定采用HNO3-KOH浸提測(cè)定桑葉氟化物[8]?？梢娭参锶~片中氟化物監(jiān)測(cè)工作開展雖廣泛，但是無統(tǒng)一方法可循。系統(tǒng)比較這些方法的差異，對(duì)推進(jìn)葉片中氟化物監(jiān)測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)化十分必要。筆者以香樟葉片中氟化物的測(cè)定為例，初步探討了幾種常用浸提方法及檢測(cè)手段的差異。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

F-1氟離子選擇性電極和飽和甘汞電極(江蘇江分電分析儀器有限公司)；離子色譜儀(瑞士萬通881/863C)；磁力攪拌器；超聲波清洗器。

硝酸鉀、檸檬酸鈉、氫氧化鉀、濃硝酸、高氯酸，以上試劑均為分析純。

1.2 樣品預(yù)處理

新鮮樣品洗凈后自然風(fēng)干，在60～80 ℃下干燥至恒重，剔除葉柄及粗大的葉脈，粉碎，過60目篩孔，充分混勻后用四分法取樣裝入聚乙烯瓶中，置于干燥器內(nèi)保存。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取約0.50 g樣品，分別采用以下方法浸提：① HNO3-KOH浸提，主要參考《蠶桑區(qū)桑葉氟化物含量控制標(biāo)準(zhǔn)》(DB 33/392-2003)附錄方法，即在超聲或磁力攪拌輔助下，先用0.05 mol/L硝酸浸提20 min，再以0.10 mol/L KOH浸提20 min，然后依次加入0.2 mol/L硝酸和0.4 mol/L檸檬酸鈉溶液，最后浸提5 min后測(cè)定；② HClO4浸提，用0.1 mol/L HClO4浸提樣品，為便于比較，超聲輔助浸提方式同上；③ 超純水浸提，在相同間歇方式下以超純水超聲浸提45 min，浸提液加入緩沖液后以電極法測(cè)定。如以離子色譜法測(cè)定，部分浸提液經(jīng)離心后取上清液，其余部分則加入緩沖液供電極法測(cè)定。

1.4 離子色譜分析條件

采用Metrosep A Supp 5 150/4.0分離柱、Metersep A 4/5 保護(hù)柱，流動(dòng)相為Na2CO3/NaHCO3(3.2/1.0 mmol/L)，流速0.7 mL/min，進(jìn)樣20 μL，電導(dǎo)檢測(cè)器。

2 結(jié)果與討論

2.1 磁力攪拌與超聲的效果比較

普通磁力攪拌相對(duì)超聲處理效率較低，為提高樣品處理通量，在相同環(huán)境條件下，以HNO3-KOH浸提為例，比較磁力攪拌和超聲在相同間歇方式處理45 min的差異，以氟離子選擇電極標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定。

結(jié)果表明，攪拌和超聲測(cè)得某一實(shí)驗(yàn)樣品氟化物含量分別為22.4±1.1 μg/g(n=3)和21.7±0.7 mg/kg(n=3)，單因素方差分析顯示，兩結(jié)果間無顯著性差異，故后續(xù)實(shí)驗(yàn)中均選用超聲方式進(jìn)行。以超聲取代攪拌浸提葉片中氟化物也有較多案例[9-10]。

2.2 不同浸提-電極測(cè)定的比較

2.2.1 校正曲線比較

在相同溫度(27 ℃)和攪拌速度下，分別在不同日期制作3種浸提基質(zhì)的E-lgρ(F-)校正曲線，比較其差異，結(jié)果如圖1所示。E-lgρ(F-)曲線線性關(guān)系均良好(R2>0.993)，但重合性有一定差異，HNO3-KOH浸提曲線重合性最好，HClO4浸提漂移相對(duì)較大，這應(yīng)與氟離子選擇電極的特點(diǎn)相關(guān)，一般認(rèn)為氟離子選擇電極最適宜的pH值范圍是5.0～5.5[11]。

E-lgρ(F-)曲線斜率表示F-活度每變化10倍所引起的電位變化值， Nurst方程可以計(jì)算其理論值，而實(shí)得斜率與理論值的比值稱為斜率轉(zhuǎn)化系數(shù)，該系數(shù)過低說明電極性能較差，測(cè)定誤差較大。在該實(shí)驗(yàn)條件下，斜率理論值應(yīng)為-59.5 mV，實(shí)驗(yàn)用電極在HNO3-KOH、HClO4和純水3種基質(zhì)的實(shí)測(cè)斜率絕對(duì)值分別為55.9～63.2(59.0，均值，下同)、45.3～54.6(48.9)、54.0～59.8(56.1)，可見HClO4基質(zhì)的轉(zhuǎn)化系數(shù)相對(duì)最低，波動(dòng)也大。

為提高可比性，在HClO4浸提液中加入堿性檸檬酸鈉-硝酸鉀緩沖液，調(diào)節(jié)pH值和總離子強(qiáng)度與另外兩種基質(zhì)一致，結(jié)果如圖1所示，校正曲線之間重疊性明顯改善，斜率絕對(duì)值為54.0～56.4(55.2)，與其他2種基質(zhì)的結(jié)果相似。

2.2.2 電極法的定量方法比較

校正曲線法與標(biāo)準(zhǔn)加入法是氟離子選擇電極分析中2種常用的定量方法，該實(shí)驗(yàn)比較了它們測(cè)定同一個(gè)樣品的差異。

系統(tǒng)智能化，客戶資源數(shù)字化已是酒店未來發(fā)展的必然趨勢(shì)，在客戶管理系統(tǒng)的科學(xué)化、智能化之后，設(shè)立各品牌酒店間的客戶資源共享，通過信息系統(tǒng)對(duì)分享資源管理后的查詢和數(shù)據(jù)開采功能管理客戶，提供具有針對(duì)性的個(gè)性服務(wù)，也將成為酒店業(yè)未來維護(hù)、提高客戶的忠實(shí)度、酒店的美譽(yù)度的必然需要，酒店的消費(fèi)者更應(yīng)是酒店品牌的推廣者。

校正曲線法測(cè)得該樣品植物葉片中氟化物的含量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為8.9%～11.4%，標(biāo)準(zhǔn)加入法的則為0.5%～9.8%。標(biāo)準(zhǔn)加入法中采用兩個(gè)水平電位差(ΔE1和ΔE2)分別定量，結(jié)果顯示兩者結(jié)果偏差小于5.5%；校正曲線法結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)加入法結(jié)果均值相比，以HClO4基質(zhì)相對(duì)偏差最大(9.1%)，超純水和HNO3-KOH浸提相對(duì)偏差分別為3.1%和4.7%。具體結(jié)果見表1，括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

圖1 幾種浸提基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法定量同一樣品的結(jié)果*

*n=5。

標(biāo)準(zhǔn)加入法基質(zhì)性質(zhì)基本保持不變，準(zhǔn)確度更高，從實(shí)驗(yàn)看標(biāo)準(zhǔn)曲線法與標(biāo)準(zhǔn)加入法結(jié)果基本可比，僅HClO4浸提結(jié)果偏差接近10%，標(biāo)準(zhǔn)加入法兩水平電位差定量結(jié)果高度吻合，因此采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量可靠度高。

2.2.3 浸提時(shí)間影響

為考察浸提效果隨時(shí)間變化，45 min超聲浸提后密閉隔夜靜置，臨測(cè)定前再次間歇超聲45 min，以標(biāo)準(zhǔn)加入法定量觀察與僅45 min超聲浸提的差異。結(jié)果表明，隔夜靜置2次超聲超純水、HClO4、HNO3-KOH浸提結(jié)果分別為僅浸提45 min的91%，119%和106%。王婭等[10]用超純水超聲波浸提茶葉中氟化物實(shí)驗(yàn)表明，浸提30 min已基本穩(wěn)定，因此間歇超聲45 min已基本滿足要求。

2.2.4 浸出方法結(jié)果差異

基于同一樣品的比較實(shí)驗(yàn)表明，浸出方法差異帶來很大結(jié)果差異，定量方法差異同時(shí)也有影響。為相對(duì)全面考察不同浸出方式和定量方法效果差異，采用3種基質(zhì)浸提7份不同樣品，分別以校準(zhǔn)曲線法和標(biāo)準(zhǔn)加入法定量，其中HClO4浸出液分別以不添加緩沖液和添加堿性緩沖液兩種方式測(cè)定(修正HClO4法)。

以標(biāo)準(zhǔn)加入法定量結(jié)果比較浸出差異(圖2)。

就均值而言，修正HClO4、超純水、HNO3-KOH法測(cè)定此7份樣品相對(duì)HClO4法結(jié)果均值分別為0.92，0.83和1.06。從具體樣本看，部分為HClO4浸提結(jié)果最高，更多則以HNO3-KOH浸提結(jié)果最高。不同處理方法之間結(jié)果相關(guān)性好(表2)。

表2 不同浸提基質(zhì)結(jié)果相關(guān)系數(shù)*

*n=7。

圖2 不同基質(zhì)浸提不同樣品的標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定結(jié)果差異

2.3 離子色譜測(cè)定與電極測(cè)定的差異

以超純水間歇超聲浸提方式處理，部分浸提液經(jīng)離心靜置后取上清液以離子色譜法測(cè)定，另一部分則加入緩沖液后以電極法測(cè)定，結(jié)果表明結(jié)果差異極大。離子色譜法(圖3)分別測(cè)定某樣品浸提45 min和隔夜靜置兩次超聲處理，氟化物含量為322±14.7 μg/g(n=5)和419±9.2 μg/g(n=2)，遠(yuǎn)高于選擇電極標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定值(13.1 μg/g)，其他樣品結(jié)果差異亦然。從電極法測(cè)定結(jié)果看，純水浸提量明顯低于其他方式，這與陳練等[12]采用超純水浸提-離子色譜法測(cè)定茶葉中氟化物、溴化物結(jié)論基本一致。由于測(cè)定的為同一份浸提液，可以肯定這種結(jié)果差異與最終測(cè)定儀器有關(guān)，原因待查。

圖3 離子色譜法分析樟樹葉片超純水浸提液色譜

3 結(jié)論與建議

文中初步比較了HClO4、超純水、HNO3-KOH對(duì)香樟葉片中氟化物浸提效果的區(qū)別，以及氟離子選擇電極法定量方式之間的差異，并嘗試了離子色譜測(cè)定。結(jié)果表明：

(1)間歇超聲45 min，浸提程度基本滿足測(cè)定要求；氟離子選擇電極標(biāo)準(zhǔn)加入法定量結(jié)果更可信。(2)HClO4基質(zhì)校準(zhǔn)曲線重合性、斜率轉(zhuǎn)化系數(shù)較差，但浸提效果較好，操作簡(jiǎn)單，僅需加入HClO4一種試劑；HNO3-KOH浸提效果與HClO4相當(dāng)或更高，校準(zhǔn)曲線之間重合性、斜率轉(zhuǎn)化率好，精密度高，但操作相對(duì)復(fù)雜，需4次分別加入不同試劑；超純水浸提平均效果是前兩者的80%左右，氟化物含量越低的樣品浸提效率越與酸浸提相近。(3)浸提過程不變，在HClO4浸提液中加入堿性緩沖溶液，控制pH值與總離子強(qiáng)度與另外2種方法一致，可改善校準(zhǔn)曲線性能，結(jié)果與原法基本可比。(4)采用離子色譜法測(cè)定過濾后葉片的超純水浸提液，結(jié)果與氟離子選擇電極差異甚大，原因待查。(5)由于浸提方式和定量方法都對(duì)測(cè)定結(jié)果有較大影響，建議出臺(tái)葉片中氟化物測(cè)定的參考方法或標(biāo)準(zhǔn)方法，同時(shí)研制此類植物葉片的標(biāo)準(zhǔn)樣品。

[1] 繆昆，王雁，彭鎮(zhèn)華．植物對(duì)氟化物的吸收積累及抗性作用[J]．東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30(3)：100-106．

[2] 鄭海，肖春，張勇，等. 利用植物含氟量監(jiān)測(cè)大氣氟化物污染的探討[J]. 內(nèi)蒙古水利，2011(4)：40-41.

[3] 賈陳忠，秦巧燕，侯延軍，等. 荊州大氣氟污染與植物葉片含氟量監(jiān)測(cè)分析[J]. 環(huán)境工程，2006，22(3)：64-68.

[4] 張德強(qiáng)，郁夢(mèng)德，林志紅，等．污染區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量生物監(jiān)測(cè)的數(shù)學(xué)模式[J] . 熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2003，11(4)：393-399.

[5] 李寒娥，王志云，胡羨聰，等. 佛山市幾種綠地植物氟化物時(shí)空累積特征[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2007，26(10)：1600-1605.

[6] HJ 480-2009 環(huán)境空氣 氟化物的測(cè)定 濾膜采樣氟離子選擇電極法[S].

[7] HJ 481-2009 環(huán)境空氣 氟化物的測(cè)定 石灰濾紙采樣氟離子選擇電極法[S].

[8] DB 33/392-2003 蠶桑區(qū)桑葉氟化物含量控制標(biāo)準(zhǔn)[S].

[9] 范美容，黃懿．高氯酸浸提氟離子電極法測(cè)定氟化物[J]. 企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2000(2)：6-7.

[10] 王婭，陳伯濤，姚福榮，等．超聲波萃取-離子選擇電極法測(cè)定茶葉中氟含量[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(3)：1445-1447.

[11] 武漢大學(xué)化學(xué)系. 儀器分析[M]. 北京：高等教育出版社，2001：284.

[12] 陳練，陳新煥，羅麗容，等．離子色譜法同時(shí)測(cè)定茶葉中氟化物、溴化物[J]. 食品工業(yè)，2012，33(11)：158-160.