電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法測定藏藥原材料中的砷汞

謝海東 魯海妍 張 煒

(1 青海省地質(zhì)礦產(chǎn)測試應(yīng)用中心，西寧 810021；2 青海省藥品檢驗(yàn)檢測院，西寧 810000)

藏藥是在廣泛吸收融合了中醫(yī)藥學(xué)、印度醫(yī)藥學(xué)和大食醫(yī)藥學(xué)等理論的基礎(chǔ)上，通過長期實(shí)踐所形成的獨(dú)特醫(yī)藥體系，迄今已有上千年的歷史，是我國較為完整、較有影響的民族藥之一。青海占據(jù)著青藏高原北部和東部地區(qū)的廣大地區(qū)，省內(nèi)有藥用資源1 294種，其中植物類1 087種、動物類150種、礦物類57種。全省常用的幾百種藏藥中有70%采自青藏高原。

據(jù)史料記載，公元前200多年，一位叫孜拉嘎瑪躍德的人提出“有毒就有藥”的觀點(diǎn)。說明了毒可成藥、以毒攻毒的醫(yī)理。在藏藥各名貴成分中，“佐苔”是歷代名藏醫(yī)通過對劇毒水銀特殊炮制加工成的無毒、具有奇特療效的藥品，被雪域人民稱之為藏藥中的至寶。為了統(tǒng)一藏藥的配制，西藏及青海、甘肅、四川、云南、新疆等六省區(qū)于1977年分別在拉薩和西寧召開會議，對174種單科藥和290種配方進(jìn)行定量，為以后藏藥的生產(chǎn)、使用提供科學(xué)依據(jù)。因此準(zhǔn)確測定藏藥原材料中的砷、汞是很有必要的。

一般來說，砷、汞的檢測常用原子熒光光譜法[1-2]、原子吸收光譜法[3-4]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[5-6]等，這些方法較適合砷、汞含量較低的土壤、水系沉積物、食品、農(nóng)產(chǎn)品、化妝品等的測定。而藏藥原材料中砷、汞含量較高，有的主要成分是雄黃和雌黃，有的甚至肉眼可見水銀珠，上述方法已無法滿足測試要求，而傳統(tǒng)的容量法[7]流程長，速度慢，使用試劑多，且兩種元素需單獨(dú)滴定分析，不適合批量分析。20世紀(jì)70年代后，電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)技術(shù)取得了很大進(jìn)展，因其具有檢出限低、精密度高、準(zhǔn)確度好、線性范圍寬、分析速度快、基體效應(yīng)小、同時(shí)可測定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，被普遍應(yīng)用于多元素的分析[8-9]。近年來，采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定砷等元素也有不少報(bào)道[10-13]，但采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定汞還鮮見報(bào)道。本文采用微波消解對樣品進(jìn)行前處理，選擇ICP-OES測定藏藥原材料中的砷、汞，通過檢出限、精密度、加標(biāo)回收、方法比對等試驗(yàn)，證實(shí)該方法測定藏藥原材料中砷、汞的可行性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備及工作條件

iCAP6300電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國賽默飛世爾科技公司)，AL104分析天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)，ETHOS UP型微波消解儀(意大利邁爾斯通公司)，VB48UP型趕酸儀(萊伯泰科儀器股份有限公司)，101-3A電熱干燥鼓風(fēng)箱(常州澳華儀器有限公司)；高純氬氣，純度99.9%。儀器測量條件見表1。

表1 iCAP儀器測量條件

1.2 主要試劑材料

鹽酸(ρ=1.19 g/mL，白銀良友化工有限公司，GR)，硝酸(ρ=1.42 g/mL，白銀良友化工有限公司，GR)，過氧化氫(AR，天津百世化工有限公司)。

混合消解液：取40 mL硝酸與10 mL過氧化氫混合，搖勻。

重鉻酸鉀(10 g/L)：稱取1 g重鉻酸鉀溶于100 mL水中，搖勻。

砷標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1.0 mg/mL)：準(zhǔn)確稱取1.320 2 g三氧化二砷(基準(zhǔn)預(yù)先在100～105 ℃烘1 h，置于干燥器中冷卻至室溫)于100 mL燒杯中，加入20 mL氫氧化鈉溶液(ρ=200 g/L)，低溫加熱使其溶解，加30 mL水，加2滴酚酞指示劑(1 g/L)，用硫酸中和至紅色剛好消失，再過量2 mL，冷卻后，移入1 000 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

汞標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液(1.0 mg/mL)：準(zhǔn)確稱取1.354 0 g預(yù)先用P2O5干燥24 h的二氯化汞，少量水溶解，加入50 mL硝酸(ρ=1.42 g/mL)、10 mL重鉻酸鉀溶液(10 g/L)，用水定容至1 000 mL，混勻。

實(shí)驗(yàn)用水為離子交換方法制備的二級水，電阻率≥18.2 MΩ·cm。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

以砷標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液和汞標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液為母液，逐級稀釋相對應(yīng)的As、Hg混合標(biāo)準(zhǔn)系列濃度分別為0.50、1.0、2.0、20、50、100、200 μg/mL，以王水(10+90，V/V)為介質(zhì)。

1.4 樣品預(yù)處理

準(zhǔn)確稱取試料0.10 g(精確至0.000 1 g)于微波消解管中，加入混合消解液8 mL，搖散樣品，旋緊管塞，在室溫下過夜預(yù)消解，次日于微波消解儀內(nèi)按表2步驟進(jìn)行消解，冷卻35 min后取出。

表2 消解步驟

消解完畢，待消解儀自動降溫至室溫時(shí)，取出消解管，緩慢泄壓放氣，小心將消解管置于趕酸儀內(nèi)蒸至小體積(約1～2 mL)時(shí)取下，加入10 mL王水(1+1，V/V)提取，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，多次洗滌消解管，合并洗滌液，補(bǔ)加10 mL王水(1+1，V/V)，用水定容至刻度，搖勻，澄清待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品預(yù)消解

實(shí)驗(yàn)所選藏藥原材料不但含有較高砷、汞，而且含有大量有機(jī)物，如果直接進(jìn)行微波消解，有機(jī)物被氧化后可形成二氧化碳等大量氣體，在反應(yīng)管中形成較大壓力，如果使用自泄壓反應(yīng)管，將導(dǎo)致頻繁泄壓，本實(shí)驗(yàn)采用全密閉反應(yīng)管，若管內(nèi)壓力過大，可能導(dǎo)致防爆膜破裂。因此，實(shí)驗(yàn)選擇預(yù)消解24 h，將容易消解的部分先反應(yīng)掉，減少在微波消解過程中產(chǎn)生的壓力。

2.2 消解試劑的選擇

準(zhǔn)確稱取0.10 g(精確至0.000 1 g)國家Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(富鉛鋅礦石)GBW07165(推薦值A(chǔ)s 1 500 μg/g，Hg 114 μg/g)于12支消解管內(nèi)，每3支為一組，分別加入4種不同消解液，按表1設(shè)定步驟進(jìn)行消解，測量體積為100 mL。使用不同消解試劑測量結(jié)果見表3。

表3 使用不同消解液的測試結(jié)果

由表3可以看出，只有單獨(dú)使用HNO3消解時(shí)，溶液混濁，相對誤差較大，其余消解液測量結(jié)果均滿意，但考慮氫氟酸在趕酸儀內(nèi)不能完全趕盡，殘留的氫氟酸會給玻璃器皿和儀器帶來損害，因此盡量不選用；高氯酸是一種強(qiáng)氧化劑和脫水劑，熱、濃高氯酸遇到有機(jī)物常發(fā)生爆炸，因藏藥原材料中含有大量有機(jī)物，即便使用硝酸進(jìn)行了預(yù)消解，依然會有殘留，使用高氯酸存有潛在危險(xiǎn)，因此也不宜選用。綜合考慮以上因素，本實(shí)驗(yàn)選擇8 mL HNO3+H2O2(4+1，V/V)作為消解試劑。

2.3 消解溫度和時(shí)間的選擇

取15支消解管，分別加入ρ(As)=50 μg/mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液和ρ(Hg)=10 μg/mL汞標(biāo)準(zhǔn)溶液各1 mL，再準(zhǔn)確稱取0.100 0 g標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07165)于消解管內(nèi)，加入5 mL HNO3+H2O2(4+1，V/V)消解液，分別在不同溫度和時(shí)間下進(jìn)行消解，測量體積為100 mL，測得濃度及回收率見表4。

表4 不同消解溫度與時(shí)間下測定的回收率

從表4中可以看出，砷元素在180 ℃消解30 min時(shí)，回收率達(dá)到最高，190 ℃變化不明顯；200 ℃以后略有下降；汞元素在190 ℃消解30 min時(shí)回收率達(dá)到最高，隨后的變化不明顯。因此，同時(shí)測定兩種元素時(shí)，實(shí)驗(yàn)選擇消解溫度為190 ℃，消解時(shí)間為30 min。

2.4 酸度的選擇

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀對酸度的要求沒有那么嚴(yán)格，但酸度過小，溶液不易保存，酸度過大，則會抑制分析信號。實(shí)驗(yàn)選擇5%、10%、15%、20%、25%、30%酸度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液ρ(As，Hg)=20 μg/mL和ρ(As，Hg)=200 μg/mL進(jìn)行測定，測定結(jié)果見圖1、2。

從圖1、2可以看出，當(dāng)酸度大于20%后，測定值呈現(xiàn)明顯下降趨勢，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)[12-13]表述一致，因此，實(shí)驗(yàn)選擇(10+90，V/V)王水作為樣品溶液介質(zhì)。

圖1 20 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同酸度下的測量值Figure 1 As and Hg contents measured in 20 μg/mL standard solution under different acidity.

圖2 200 μg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液在不同酸度下的測量值Figure 2 As and Hg contents measured in 200 μg/mL standard solution under different acidity.

2.5 選擇分析譜線

分析譜線的選擇對于電感耦合等離子體發(fā)射光譜法的影響是至關(guān)重要的，它將直接影響分析結(jié)果的正確性。原則上選擇靈敏度高而干擾少的譜線。因藏藥原材料中砷和汞的含量較高，故而宜選擇干擾少、靈敏度較高、線性范圍寬且強(qiáng)度適中的譜線作為分析線，經(jīng)合理扣除背景，而確定最終譜線，見表5。

表5 分析譜線及干擾情況

由表5可知，As元素選擇189.042{478} nm作為分析譜線，雖然Pd在附近有干擾，但藏藥原材料中幾乎不含Pd，因此該干擾可忽略不計(jì)，而Hg元素則選擇184.950{482} nm作為分析譜線。

2.6 校準(zhǔn)曲線與檢出限

實(shí)驗(yàn)按表1設(shè)定的工作條件將7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列點(diǎn)進(jìn)行測定，以砷、汞的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，以發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制砷、汞校準(zhǔn)曲線(表6)。在該條件下對空白樣品連續(xù)進(jìn)行11次平行測量，以測定結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算方法的檢出限，以4倍檢出限計(jì)算砷、汞的定量限。

表6 校準(zhǔn)曲線、檢出限和定量限

3 樣品分析

3.1 精密度和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

按照實(shí)驗(yàn)方法測定藏藥原材料實(shí)際樣品中的As、Hg，結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=11)As為2.0%，Hg為1.8%，加標(biāo)回收率為96.0%～103%，見表7。

表7 精密度和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2 方法對比實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)選擇5個(gè)實(shí)際樣品，分別采用容量法與電感耦合等離子體發(fā)射光譜法進(jìn)行了測試，對比結(jié)果見表8。

表8 結(jié)果對比匯總

從表8數(shù)據(jù)可以看出，本方法與容量法和原子熒光光譜法的測定結(jié)果無明顯差異，測定范圍更明顯優(yōu)于其他兩種方法。

4 結(jié)論

藏藥原材料成份復(fù)雜，因“以毒攻毒”的醫(yī)理，有毒有害元素占比較高，配比入藥時(shí)，若不能以準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)作為指導(dǎo)，或?qū)⒂绊懰幮?，甚至對人身造成傷害。本文采用微波消解法進(jìn)行樣品前處理，并采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法進(jìn)行測定。前處理采用微波密閉消解，大大降低了待測元素?fù)]發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，省時(shí)省力，同時(shí)避免了前處理過程中酸氣以及砷、汞等有害元素?fù)]發(fā)對實(shí)驗(yàn)人員的侵害。該方法具有良好的線性關(guān)系，并且具有較低檢出限和較高的精密度，加標(biāo)回收率在96.0%～103%，實(shí)驗(yàn)證明，該方法可以快速高效地測定藏藥原材料中的砷、汞，為藏藥配比提供可靠依據(jù)。