羅夏琳， 胡玉斐， 李攻科

(中山大學化學與化學工程學院，廣東廣州 510275)

眾所周知，吸煙有損人的健康，然而據(jù)統(tǒng)計中國是全球最大的煙草消費國[1]。煙草中的有害物質很多，重金屬就是其中之一。煙草中常見的重金屬有Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Mn、Fe等。在吸煙過程中，煙草中的大部分重金屬會經過呼吸道進入人體[2]，而Cr、Pb等重金屬在人體中過多積累會引起中毒現(xiàn)象[3]，甚至導致細胞癌變[4]。因此，檢測煙草中的重金屬含量，對減少吸煙對人體帶來的危害有重大意義。

微波輔助消解法作為樣品前處理方法，對固體樣品具有密封性好、快速、徹底消解等優(yōu)點，目前已在食品[5,6]、染料[7]等分析領域得到應用，利用微波輔助消解法對煙草進行前處理有利于提高金屬元素的回收率和準確度[8]。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-OES)具有靈敏度高、檢出限低、基體效應小、線性范圍寬、可同時分析多元素等優(yōu)點。本文建立了微波輔助消解-ICP-OES法測定煙草中重金屬的分析方法，該方法具有快速、靈敏等特點。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

MARS XPRESS高壓密閉微波消解萃取儀(美國，CEM公司)；Spectro Ciros-Vison EOP水平觀測全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀(德國，斯派克分析儀器公司)。

Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Mn、Fe標準溶液(1 000 mg/L，國家標準物質研究中心)。HNO3(優(yōu)級純,廣州市東紅化工廠)；H2O2(分析純,廣州化學試劑廠)。實驗用水為二次去離子水。

市售煙草，包括國內外的不同品牌。

1.2 實驗方法

將從市場上購買的煙草除去濾嘴和外層包裝紙，混合均勻。準確稱取0.4000 g煙草樣品置于聚四氟乙烯消解罐中，加入9 mL HNO3消解液進行微波輔助消解。消解后過濾，并于25 mL容量瓶中用水定容。

2 結果與討論

2.1 微波消解條件的優(yōu)化

微波輔助消解條件的優(yōu)化以完全消解為準，確定最短的消解時間及最適合的消解液。

2.1.1消解功率的優(yōu)化以10 mL HNO3為消解液，稱取0.4000 g煙絲樣品進行微波消解。消解功率分別設為400 W、800 W、1 600 W，升溫時間均為8 min，最終溫度為160 ℃，并保持7 min。分別將消解后的溶液經過一定處理后，使用ICP-OES測定各元素響應值，結果表明800 W和1 600 W實驗結果大部分相差不大，但是由于1 600 W條件下，升溫速度過快，壓力迅速升高，而消解罐非密閉容器，部分元素容易損失，導致測量結果偏低。故選取800 W作為最佳消解功率。

2.1.2消解液組成的優(yōu)化以濃HNO3和H2O2的混合液為消解液，改變兩者的組分比例，其他條件不變，再分別由ICP-OES測其響應，由數(shù)據(jù)分析得知，Cr元素在9 mL HNO3(無H2O2)體系中消解效果最好，而除Cr元素外的其他元素經過不同組分消解液處理后的響應值沒有太大區(qū)別。因此選取9 mL HNO3作為最優(yōu)消解液。

2.1.3消解溫度的優(yōu)化分別在130 ℃、140 ℃、150 ℃、160 ℃、170 ℃溫度進行消解，其他條件不變。實驗結果表明各元素在150 ℃時消解效果最好。

2.1.4其他消解程序的優(yōu)化本實驗經過上述條件優(yōu)化后得到最優(yōu)消解功率、消解液組成及消解溫度，進一步對保溫時間、升溫梯度及程序步驟進行探究得到的微波最佳消解條件如表1所示。

表1 微波消解條件

2.2 ICP-OES工作條件

2.2.1元素的分析線配制各元素濃度為0.5 mg/L混合標準溶液，分析得到Cu、Zn、Cr、Cd、Pb、Mn、Fe分析線為Cu 324.754 nm;Zn 213.856 nm;Cr 267.716 nm;Cd 214.438 nm;Pb 220.353 nm;Mn 257.611 nm;Fe 259.941 nm。

2.2.2ICP-OES工作參數(shù)優(yōu)化采用單因子優(yōu)化法得到ICP-OES的最優(yōu)測量條件見表2。

表2 ICP-OES主要工作參數(shù)

2.3 回歸方程及檢出限

配制Cd、Zn、Cr、Pb、Cu的混合標準溶液，質量濃度為0～1.0 mg/L；Mn、Fe的混合標準溶液，質量濃度為0～10 mg/L。 ICP-OES測定后繪制標準曲線并對其進行線性擬合，得到ICP-OES的分析特性見表3。從表中可以看出，Pb的檢出限為2.00 μg/L，其他元素檢出限均小于0.90 μg/L，方法精密度在1.0%以內。

2.4 方法的回收率和精密度

在煙絲樣品消解之前，加入標準溶液，消解定容后測定方法回收率如表4。該方法的回收率在86.1%～116.4%之間。對煙草樣品進行3次平行測定，精密度為1.1%～8.1%。

表3 ICP-OES分析特性

表4 回收率和精密度

2.5 實際樣品檢測

將建立的方法應用于市售的國內外部分香煙中重金屬含量的測定，其中No.1～7香煙樣品為國內品牌，No.8～12為國外品牌，檢測結果如表5所示。結果表明國產香煙與國外香煙的金屬含量相差不大，均是Mn、Fe的含量最高，其次為Pb、Zn、Cu，Cr、Cd含量較低。

表5 香煙重金屬含量分析(μg/g)

(續(xù)表5)

Sample No.CuZnCrCdPbMnFe719.95115.465.367.4917.14276.27458.36813.8810.944.002.6411.14147.68173.26912.277.205.122.3414.87130.96271.521015.059.065.432.2116.13146.44324.481115.129.566.212.2318.43150.74394.761220.1914.834.701.8013.58149.98419.16

3 結論

本文建立了微波輔助消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜測定煙草樣品中7種重金屬的分析方法，并成功地應用于國內外煙草樣品的分析，方法快速準確、靈敏可靠。