（海洋生物学专业论文）几种海洋贝类中砷的含量和形态分析及体外生物利用度研究.pdf

浙江大学硕士学位论文 几种海洋贝类中砷的含量和形态分析及体外生物利用度研究 作者：唐健 专业：海洋生物学 导师：李士敏副教授 摘要 海洋贝类如贻贝、牡蛎、蛏子和蛤蜊等含有丰富的蛋白、脂类和微量元素， 是我国沿海居民的主要海洋食品之一。贝类具有富集周围海洋环境中砷的能力， 因此贝类的体内含有比一般陆地生物高得多的砷。贝类体内的砷包括无机砷和 有机砷，进入人体后，有些形态的砷可以很快被排出体外，但大量的砷会在体 内积蓄，对人体健康造成潜在威胁，尤其是毒性较大的无机砷在人体的积蓄和 对人体的毒害尤为值得关注。所以对海洋食品的生长环境和加工过程中的砷污 染进行有效的监控和检测是十分必要的。 砷进入人体的途径，除了职业性接触是通过肺的呼吸作用，一般情况下主 要是通过口腔胃肠道系统，即通过食物和水的食用而将砷摄入。砷通过食品摄 入而引起人体健康损害的问题已引起了各国研究者们的高度重视，特别是对儿 童健康的影响。本文利用砷的体外生物利用度方法对海洋贝类中砷在人体中的 溶解和转化问题进行初步研究，对进一步研究含砷量较高的海产品中砷在人体 环境中的吸收、利用和转化具有重要的意义。 本实验主要围绕两个方面进行 1 浙江沿海地区四种海洋贝类中砷的形态和含量分析 四种贝类样品采 集。总砷的测定采用微波消解一氢化物原子荧光光谱法测定。比较样品处理的 干法消解和微波消解，结果表明微波消解快捷省时、操作简便，更适合贝类前 处理。无机砷含量采用盐酸溶液浸提一原子荧光光谱法测定。几种贝类的总砷 含量虽比一般食品高，但无机砷含量均符合国家食品卫生标准。贝类的砷含量 存在明显的地区差异。同时测定贝类产地的海水和海洋沉积物的砷含量，并与 贝类砷含量作对比分析，发现海洋砷环境对贝类的总砷和无机砷含量有不同的 影响。 浙江大学硕士学位论文 2 体外生物利用度( b i o a c c e s s i b i l i t y ) 法分析贝类中砷在人体胃肠道的 溶解和转化。建立贝类体外生物利用度的方法；分析测定贝类经过体外胃肠道 消化过程后溶解在消化液中的砷含量。对比生熟制品的砷含量和生物利用度。 结果表明贝类中的砷在人体胃肠道环境下不能完全溶解，其总砷的生物利用度 在7 0 以下；而无机砷的量在体外消化后有明显增加，表明存在有机砷转化成 无机砷的可能。生熟制品的砷含量无明显差别；但熟贝类中的砷明显比生贝类 易于溶解在消化液中。 关键诃：砷贝类生物利用度 s t u d y o nc o n t e n t sa n d s p e c i a t i o no fa r s e n i c i nf o u rb i v a l v e s a n di nv i t r ob i o a c c e s s i b i l i t y g r a d u a t e ：t a n gj i a n s p e d a l i t y ：o c e a nb i o l o g y s u p e r v i s o r ：l is h i r a i n a b s t r a c t m a r i n eb i v a l v e s ，s u c ha sm u s s e l ，o y s t e r , r a z o rc l a m ，c l a m ，h a v eal o to f p r o t e i n ， f a ta n dm i c r o e l e m e n t ，a n ds oo n t h e ya r eo n eo fk i n d so fe d i b l em a r i n ef o o d so f i n h a b i t a n t si nt h ec o a s to fo u rc o u n t r y n e v e r t h e l e s s ，b i v a l v e sh a v es u c ha na b i l i t yo f e n r i c h i n ga r s e n i ci ns e a w a t e ra n do t h e re n v i r o l m a e n ts u b s t a n c et h a ta r s e n i cc o n t e n ti n t h e mi sm u c hh i g h e rt h a nb i o l o g i c a ls o u r c ef o o di nl a n d ，a r s e n i ci nb i v a l v e si s d i v i d e di n t oi n o r g a n i ca r s e n i ca n do r g a n i ca r s e n i c w h e nt h e ye n t e rh u m a nb o d y f o l l o w e db yf o o d ，e x c e r p ts o m eo ft h e me x c r e t e dq u i c k l yt h r o u g hu r i n ea n df e c e s ， p l e n t yo ft h e m ，e s p e c i a l l yi n o r g a n i ca r s e n i c ，a r ea c c u m u l a t e di nv i v oa n dw i l lb e p o t e n t i a lh u m a nh e a l t h r i s k s oi t i sv e r yi m p o r t a n ta n dn e c e s s a r yt oe f f i c i e n t l y c o n t r o la n da n a l y z ea r s e n i cp o l l u t i o no fm a r i n ef o o d si nt h e i rg r o w i n ge n v i r o n m e n t a n da r t i f a c t i t i o u sp r o c e s s 浙江大学硕士学位论文 t h ew a y sa r s e n i ce n t e r i n gh u m a nb o d i e s ，e x c e p tr e s p i r a t i o no fl u n gi n o c c u p a t i o n ，u s u a l l ya r eh a n d o r a la n dg a s t r o i n t e s t i n a lw a yb yi n g e s t i n gf o o d sa n d w a t e rw h i c hh a sb e i n go fg r e a ti n t e r e s ti nr e s e a r c h e r so fm a n yc o u n t r i e s m a n y r e s e a r c h e r sf r o ms o m ec o u n t r i e sh a v et a k e nm o r ea n dm o r ea r t e n t i o no n a c c u m u l a t i n ga n dh e m t hr i s ko fa r s e n i ci nf o o dt op e o p l e ，e s p e c i a l l yt oc h i l d r e n t h i s s t u d yi sa b o u tt h es o l u t i o na n dt r a n s f e ro fa r s e n i ci nf o u rb i v a l v e sb ym e t h o do fi n v i t r ob i o a c c e s s i b i l i t y i th a sag r e a ts i g n i f i c a t i o nt of a r t h e rs t u d yh o wa r s e n i ci n h i g h - a r s e n i cf o o dc a nc h a n g ea n dr e l e a s ef r o mm a t r i xa n dw h e t h e ri tw i l lt r a n s f e r f r o mo n es p e c i a t i o nt oa n o t h e ri nh u m a ng a s t r o i n t e s t i n a lt r a c k i no u rs t u d yt w op a r t so fa r s e n i cp r o b l e m sw i l lb ed i s c u s s e d 1 s p e c i a t i o na n dc o n t e n to fa r s e n i ci nf o u rm a r i n eb i v a l v e so fz h e j i a n g p r o v i n c ec o a s td i s t r i c t s t h ec o l l e c t i o no ff o u rb i v a l v e sw a sd o n e t o t a la r s e n i co f b i v a l v e sw e r et r e a t e dw i t hm i c r o w a v i n gd i g e s t i o nm e t h o da n dd e t e r m i n e db yh y d r i d e g e n e r a t i o n - a t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r yr h g - a f s ) c o m p a r eo ft h et w ot r e a t m e t h o d s ，m i c r o w a v i n ga n da s h i n gd i g e s t i o n ，w a sc o n d u c t e dt of i n dt h eb e s to n e t h e r e s u l t ss h o w e dm i c r o w a v i n gd i g e s t i o ni sm o r ec o n v e n i e n t ，q u i c k l ya n dt i m e s a v i n g a n df i n a l l yw a ss e l e c t e di n t h i s s t u d ya st h et r e a tm e t h o d i n o r g a n i ca r s e n i co f b i v a l v e sw a st r e a tw i t h1 ：1h y d r o c h l o r i ca c i da n dd e t e r m i n e db yh g a f s t h o u g h t h ec o n t e n t so fa r s e n i ci nt h ef o u rb i v a l v e sa r em u c hh i g h e l t h a nc o m m o nl a n d s o u r c ef o o d ，t h ec o n t e n to fi n o r g a n i ca r s e n i ci sn o te x c e s st ot h el i m i t ss t a n d a r do f f o o dh e a l t ho fc h i n a t h ed i s t r i c td i f f e r e n c ee x i s t e di nt h ec o n t e n to ft o t a la n d i n o r g a n i ca r s e n i ci nb i v a l v e s t h ec o n t e n t so f t o t a la n di n o r g a n i ca r s e n i co ft h es a m e b i v a l v ew e r ea l s oc o m p a r e d s e a w a t e ra n ds e d i m e n tw e r ec o l l e c t e di nt h eb i v a l v e g r o w i n gd i s t r i c t sa n dt h e i rc o n t e n t so fa r s e n i ca l s ow e r ed e t e r m i n e da n dc o m p a r e dt o t h o s eo f b i v a l v e s 2t h em e t h o do fi nv i t r ob i o a c c e s s i b i l i t yw a se s t a b l i s h e dt od e t e r m i n e dt h e c a p a b i l i t yo fs o l u t i o no fb i v a l v e si ng a s t r o i n t e s t i n a lt r a c k a f t e rb i v a l v e sw e r e d i g e s t e di ng a s t r o i n t e s t i n a lt r a c k ，t h ec o n t e n t so fa r s e n i ci nt h ed i g e s t i o nf l u i dw e r e l i 浙江大学硕士学位论文 。 a n a l y z e d a x s e n i e i n g a s t r o i n t e s t i n a l f l u i di s n o t c o m p l e t e l y d i s s o l v a b l e b i o a c e e s s i b i l i t yo ft o t a la r s e n i cw a sb e l o w7 0 i n o r g a n i ca r s e n i ci n c r e a s e da f t e r g a s t r o i n t e s t i n a ld i g e s t i o a i ti sp o s s i b l et h a t s o m eo r g a n i ca r s e n i ct r a n s f e r r e di n t o i n o r g a n i ca r $ e n i c t h ec o n t e n t so ft o t a la n di n o r g a n i ca r s e n i c i nr a wa n dc o o k e d b i v a l v e sw e r ec o m p a r e da n dr e s u l t e dn og r e a td i f f e r e n c e t h ea b s o r p t i o no fa r s e n i c i nt h ec o o k e dw a sm u c he a s i e rt h a nt h a to f t h e r a w k e yw o r d s ： a r s e n i cb i v a l v e s b i o a c c e s s i b i l i t y 浙江大学硕士学位论文 刖 吾 1 砷元素 砷在自然界中普遍存在，它既有金属性又有非金属性。晟常见的氧化状态 是三价砷和五价砷。从生物学和毒物学的观点来看，砷化物分为三大类：无机 砷化合物、有机砷化合物和砷气。最常见的三价无机砷化合物是三氧化二砷、 亚砷酸钠和三氯化砷。五价无机砷化合物包括五氧化二砷、砷酸和砷酸盐类， 如砷酸铅、砷酸钙。常见的有机砷化合物有二甲胂酸、甲基砷( m m a ) 、二甲 基砷( d m a ) 和砷甜菜碱( a s b ) 等。 三氧化二砷微溶于水，在氢氧化钠中形成亚砷酸盐，在浓盐酸中形成三氯 化砷。亚砷酸钠和砷酸钠易溶于水。在水溶液中砷的化合价会依p h 的变化和其 他氧化还原物质的存在而发生互换 1 】q 自然界中的砷通常是和硫、氧和铁结合在一起的【2 3 】，存在于含有银、铅、 铜、镍、锑、钴和铁硫化物矿石中一1 。火山活动和含砷物质的风化是砷的主要 自然来源 ”。土壤和其他环境中只有痕量的砷。 砷主要是通过水传送到其它环境介质中的。在含氧的水中砷通常是砷酸盐， 但在还原条件下，例如在深井水中，亚砷酸盐为主要形式。生物可以将水中的 无机砷甲基化成甲基砷和二甲基砷。一些海洋生物体如海藻、贝类等还可以将 无机砷转化成更加复杂的砷化物，如砷甜菜碱( a r s e n o b e t a i n e ) 、砷胆碱 f a r s e n o c h o l i n e ) 和砷磷脂( a r s o n i u m p h o s p h o l i p i d s ) 等。 2 砷的广泛使用 早在公元前1 0 世纪，我国已把雄黄用作丝织品的黄色染料，公元前5 3 世纪的战国时代已能用毒砂( 砷黄铁矿) 、砒石等含砷矿物烧制砒霜( a s 2 0 3 ) ，并 知“人食毒砂而死，蚕食之而不饥”。因此把它制成杀鼠药和用在蚕病防治上。 生产上，信石、砒霜等是最早无机砷杀虫剂。1 9 0 6 年能有效防治舞毒蛾的 砷酸铅( p b h a s 0 4 ) 开始在美国工业化生产；1 9 2 4 年人们制出了砷酸钙 c a 3 ( a s 0 4 ) 2 ，并开始大量生产。1 9 5 6 年德国b a y e r 公司首先开发出有机砷杀菌 剂福美j 1 日a ( u r b a z i d ) ( c 7 h 1 5 a s n 2 s 4 ) 用于防治多种农作物的病虫害。此外还 】 浙江大学硕士学位论文 有福美胂( c 8 h 8 a s n 3 s 6 ) 、甲基硫化胂 ( c h 3 a s s ) 3 、甲基砷酸铁铵 ( c h 3 a s 0 3 ) f e n h 4 等【6 】，它们对多种植物病害的防治有着良好的效果，一度使 用了很长时期。1 9 9 6 年我国化工部才将这类对人、畜具有剧毒性的含砷杀菌剂、 杀虫剂列入限制生产和使用的农药目录之中。 在医药方面，中医早就把雄黄用作杀虫和解毒药，外用治疗癣疥，内服治 疗中风、小儿惊痫等症。1 3 世纪开始，我国又用砒霜或砒石( f e a s s ) 等含砷药物 驱除梅毒，治疗性病取得了良好效果。在国外，由于砷化物对细胞的破坏，特 别对亚急性肿瘤敏感，曾用亚砷酸钾治疗慢性白血病和何杰金氏病 g o d g i k i d ) ( 淋巴网状细胞瘤) 。1 9 0 7 年，艾利希( e h r l i c h p ) 等人发明了六0 六( 亦 称洒尔佛散或胂凡纳明n h 2 h o a s a s n h 2 0 h ) ，它是一种对梅毒及其他螺旋体病 有特效而且比较安全的新药，这在当时医学界上是一项重大成就，开创了化学 治疗的先例。 随着电子工业的发展，使得砷化镓( g a a s ) 、砷化铟o n a s ) 等化合物，作为半 导体材料的需要急剧增加，尤其是g a a s 及g a a s x p x 1 作为半导体激光器，用 于通讯、医学、电脑、精加工、激光雷达等多方面。此外，三氧化二砷还大量 用于玻璃制造上的脱泡剂和消色剂。用砷的硫化物、硒化物加在玻璃中，制成 的可透过红外线的玻璃，用作红外光谱仪、红外照相机等镜头材料。将金属砷 添加至铜或铅中，可以提高它们的加工硬度和耐腐蚀性n 虽然作为农业杀虫剂的砷化物己受到各国极大的限制使用，但砷在各个领 域的广泛应用使人们接触到砷的可能性大大增加了，砷对人体健康的损害也在 增加。 3 砷的毒性 砷急性中毒时，主要表现为消化系统症状，即腹痛、呕吐、水样或血性腹 泻，吞咽困难，口腔及呕吐物有大蒜气味，重者会出现痉挛、心脏麻痹及急性 肾功能衰竭等症而导致死亡。亚急性中毒时，主要是呼吸系统、胃肠道系统、 心血管系统和神经系统的损伤。砷进入体内后，由于砷酸盐与体内磷酸盐间的 拮抗作用，从而抑制了呼吸链的氧化磷酸化，进而抑制了细胞内的呼吸作用。 此外，无机砷化物能与酶分子中的s h 基作用，致使机体代谢发生改变。砷引 浙江太学硕士学位沦文 起人体健康危害的研究日益受到关注，它对皮肤、呼吸、神经的危害了解已较 为深入，但它在人体胃肠道代谢的研究还处在发展阶段，尤其是食物中砷的摄 入对儿童生长发育的影响，还需要大量的研究工作。 4 海洋贝类的砷含量研究 我国是海洋大国，海域辽阔，海洋资源极其丰富。但近年来海域的污染情 况也日益加重。根据国家海洋局2 0 0 3 年中国海洋环境质量公报【8 ，我国重点河 流的主要入海污染物的年排污量达到了6 1 9 万吨，排砷量为6 2 8 0 吨，而且每年 都有递增的趋势。近海域的沉积物是污染物的汇集场所，海洋沉积物一方面富 集污染物，另一方面在- 定物理和化学条件下，沉积物中的砷重新进入海水， 对海洋水生生物产生危害，造成二次污染 9 】。 海水和海洋沉积物中的砷通常是可溶的无机砷，砷酸盐和亚砷酸盐，海水 中还有极微量的来源于海洋生物的m m a 和d m a ，因此海水中的砷毒性都很强。 贝类中的砷都是来自于海洋环境中的砷，通常包括无机砷和有机砷1 0 0 无机砷有 三价砷( a s ( ) ) 和五价砷( a s ( v ) ) ，有机砷包括甲基砷( m m a ) 、二甲基砷( d m a ) 、 砷甜菜碱( a s b ) 、砷胆碱( a s c ) 矛1 1 砷糖( a r s e n o s 嵋a r s ) 等。海洋生物能够将无机砷 转化成有机砷，有机砷是海洋生物的主要砷形态坨 。 砷的毒性依赖于它的形态。研究表明无机砷的毒性远大于有机砷，而且通 过动物实验和体外细胞株培养实验发现，三价砷的毒性大于五价砷的毒性1 3 。 a s ( i i i ) n 毒性是a s ( v ) 的6 0 倍【“】。不同形态的砷的毒性大小可排列为：a s ( h i ) a s ( v ) m m a d m a 1 ”。无机砷的毒性是有机砷( m m a 和d m a ) 的1 0 0 倍1 ”。 砷甜菜碱( a s b ) 、砷胆碱( a s c ) 和砷糖( a r s e n o su 笋s ) 在体外被认为是无毒的1 1 8 】。 海洋贝类中的砷主要是砷甜菜碱眇2 “2 “2 2 。”。 海洋贝类属于含砷量较高的食品，各国都很关注贝类的砷含量研究。 n j v a l e t t e s i l v e r 2 4 1 对美国n a t i o n a ls t a t u sa n d t r e n d s 牡蛎砷含量( 干重) 研究发 现，总砷在7 3 4 6 ue , g 之间，无机砷在0 0 3 - 9 8 1 2g g 之间，m m a 在0 0 1 0 5 6 ug g 之间，d m a 在o - 8 4 4 - 3ug g 之间；无机砷含量高的地区，占总砷含 量的1 5 2 0 ，而无机砷含量低的地区，仅占总砷的1 。贝类中的砷超过8 0 为有机砷，主要是砷甜菜碱、砷胆碱、砷糖和砷磷脂。德国研究者s l e j k o v e ce ta l 浙江大学硕士学位论文 研究贻贝砷含量发现砷甜菜碱依然是砷的主要形态，占到总砷的5 0 7 3 ，贻贝 的总砷含量在3 7 0 1 4 0 0 m g k g 之间，无机砷在o 6 4 1 i 6 m g k g 之问【2 5 】。日本 的k a t a n os ， 2 6 1 对日本人的常见食品牡蛎的各部分砷含量进行研究，发现牡蛎各 部分砷含量不同，从2 2 1 5 0 4 u g g ，其中主要是砷甜菜碱，占到总砷的8 7 2 9 9 ：7 。我国对海洋贝类砷含量的研究起步较晚，但发展较快。w e i b u al i 对北 京市场上的贝类砷含量( 湿重) 作了分析，发现牡蛎、蛤蜊和贻贝总砷含量在 0 0 9 m g 瓜g ，2 1 3 m g k g 和o 2 2 o 7 2 m g k g ，砷甜菜碱占总砷的3 8 0 - - , 6 2 4 之间， 无机砷含量低于2 t ”。辛福言雎8 1 等对我国乳山湾的蛤蜊和牡蛎的总砷分析， 分别为2 6 6 m g k g 和2 0 4 m g k g 。目前我国海洋贝类等生物的砷检测手段和分 析方法己接近世界水平。 食品和水是人体砷的主要来源，很多食物含有砷。通常由膳食摄入人体的 砷平均约为每天5 0 n 酽”。各国膳食中砷来源的研究表明，鱼和贝壳类是人们从 食物中摄取砷的重要来源【3 0 。3 ”。但食品中砷的生物利用度目前还没有系统地研 究过。由于土壤是砷的主要承载体，土壤中砷的生物利用度已有较为系统的研 究。1 9 9 3 年f r e e m a n 的动物实验开始了砷的生物利用度研究3 2 】，1 9 9 6 年始r u b y 建立了砷的体外生物利用度的研究方法【3 3 ，开始了砷的体外生物利用度研究。 至今由此基础上发展起了多种的砷的体外生物利用度研究实验。食品中的砷在 人体内的溶解、吸收和利用已引起研究者的广泛关注。2 0 0 3 年l a p a r r ae ta l 利 用体外生物利用度的方法首次对含砷量较高的海藻进行研究”一”，开创了食品 中砷体外生物利用度研究的先河。 本文对海洋贝类中的总砷、无机砷含量进行分析测定，调查研究了浙江沿 海地区贝类中砷含量的分布与海洋砷环境的关系；建立体外生物利用度的方法， 研究贝类在模拟体内胃肠道消化过程中的溶解、释放和最大可吸收浓度；对生、 熟贝类的总砷、无机砷和体外生物利用度作了对比，为进一步研究贝类中砷的 吸收和转化打下了基础。 浙江大学硕士学位论文 第一部分海洋贝类中砷的形态和分布调查 海洋贝类具有富集海水和周围环境中砷的能力 3 8 ，它的含砷量比陆地 食品高。本文以浙江沿海7 个地区的四种海洋贝类为研究对象，对贻贝、牡蛎、 蛏子和蛤蜊的总砷、无机砷及有机砷含量进行了测定和地区差异的调查分析； 同时测定了这些地区的海水和海洋沉积物的砷含量以及分析其对贝类砷含量的 影响。 一、贝类总砷含量测定 本文采用微波消解处理样品、氢化物发生器原子荧光法测定贝类中的总砷 3 9 1 ：对干法消解和微波消解两种样品处理方法的测定方法和结果进行对比。 1 前处理方法建立 1 1 试剂与仪器 本方法所用水为超纯水。盐酸( h c l ) 、硝酸( h n 0 3 ) 均为优级纯。其余试 剂均为分析纯。l m g m l 的砷标准溶液( 国家标准物质研究中心提供) ；砷标准 使用溶液( 1 0 0 9 9 m l ) ：移取1 0 0 m l 砷标准贮备溶液于1 0 0 m l 容量瓶中，用5 盐酸溶液稀释至标线，混匀；移取1 0 0 0 m l 砷标准中间溶液于1 0 0 m l 容量瓶中， 用5 盐酸溶液稀释至标线，混匀。氧化镁( m g o ) ，1 5 的硝酸镁溶液 ( m g ( n 0 3 ) 2 ) ，双氧水( h 2 0 2 ) 冷冻干燥机a o v a n t a g e 2 0 ( 美国v i r t i s 制造) ；马弗炉( 上海浦东跃 欣科学仪器厂8 x 2 ) ；微波消解仪e t h o s o ( 美国m i l e s t o n e 制造) 。 1 2 样品处理 样品为购于市场的新鲜湿货和干货；干货直接于烘箱中4 0 。c 烘干，粉碎成 粉末，室温下干燥器内密封保存。湿货用去离子水清洗2 3 次，去壳，再用去 离子水清洗肉质，吸干表层水，2 0 。c 冰箱保存，再在一7 0 。c 下冷冻干燥，粉碎成 粉末，室温下干燥器内密封保存。 1 _ 3 干法消解过程 根据g b t5 0 0 9 11 一1 9 9 6 进行样品处理。称取贝类干粉0 5 9 ，精密称定， 置于坩埚中，加0 5 9 氧化镁与样品混匀，加入1 5 的硝酸镁溶液5 m l ，混匀， 5 浙江大学硕士学位论文 静置l 小时，然后水浴上蒸干，再覆盖0 5 9 的氧化镁，在小电炉上炭化至无烟 后，移入马弗炉中，5 5 0 灰化5 小时，冷却取出，加少许水润湿灰分，用2 0 m l 盐酸溶解灰分，转移至5 0 m l 容量瓶中，用水定容，同时作空白。 1 4 微波消解过程 取约o 2 9 样品，精密称定，置于微波消解罐中，加入7 m l h n 0 3 和2 m l3 0 h 2 0 2 ，轻轻振摇，密封后，放入微波消解仪中，按下面的程序消解：l m i n ，2 5 0 w ， 1 8 0 ：l m i n ，0 w ，1 8 0 。c ；6 m i n ，2 5 0 w ，2 0 0 ；5 m i n ，4 0 0 w ，2 1 0 ；7 m i n ， 6 5 0 w ，2 2 0 。消解完成冷却后，转移至5 0 m l 容量瓶定容；再取5 m l 于5 0 m l 容量瓶中，加入5 m l1 ：l 的盐酸和1 0 m l5 硫脲一抗坏血酸混合液，加水定容。 放置3 0 m i n 后用原子荧光仪测定总砷。同法作空白。 2 原子荧光光谱法测总砷 2 1 仪器与试剂 a f s 2 3 0 e 断续流氢化物发生器原子荧光光度计( 北京海光仪器厂) ； 仪器 操作条件负高压：3 0 0 v ，砷空心阴极灯电流：6 0 m a ：辅电流：3 0 m a ；原子 化器高度：8 m m ；载气流速：4 0 0 m l m i m 屏蔽气流速：1 0 0 0 m l m i n ；读数延 迟时间2 s ；读数时间：1 0 s 。 所用水均为1 8 m d 的超纯水：5 硫脲一抗坏血酸溶液；2 k b h 4 溶液；盐 酸( 1 ：1 ) 溶液；5 ( v v ) 盐酸载流溶液。 2 2 原子荧光光谱法条件的建立 影响砷测定的因素很多，仪器的因素如载气、炉温、灯电流、负高压等， 试剂的因素如盐酸载流液、硼氢化钾的浓度、还原剂的用量等。因此，每次测 定应同时绘制标准曲线。 所用的试剂在使用前必须作空白实验。盐酸试剂的空白值差别较大，使用 前应进行测试，以免空白值太大；空白高值的盐酸将严重影响方法的测定下限 和准确度：配制标准溶液与检测样品应用同一瓶盐酸。 2 2 1 标准曲线 取ll ag m l 的砷标准工作液0 、0 0 2 5 、o 0 5 、o 1 0 、0 2 5 、o 5 、1 0 、1 5 、 2 0 、2 5 m l 于5 0 m l 的容量瓶中，加盐酸( 1 ：1 ) 溶液5 m l ，硫脲一抗坏m 酸溶液 浙江大学硕士学位论文 1 0 m l ，加水定容，振摇均匀( 各相当于含砷浓度0 、o 5 、1 、2 、5 、1 0 、2 0 、 3 0 、4 0 、5 0ug l ) 。在原子荧光光谱仪上测定上述标准溶液得到标准曲线。 表1 砷标准曲线 线性方程：y = 6 3 9 5 8 x ，r = o 9 9 9 7 表明砷的浓度在o 5 5 01 jg m 时线性良好a 2 2 1 负高压对测定的影响 负高压的大小影响原子荧光的灵敏度，负高压越大，灵敏度越高，但更易 受到干扰。在1 5 0g m 的范围内测定砷时，负高压的大小在2 6 0 - 3 2 0 v 之间时， 对测定结果无明显影响，因此本实验选择系统默认的3 0 0 v 。 表2 负高压对测定的影响 2 2 3 硼氢化钾的用量 分别配置o 5 、1 、2 、3 、4 浓度的硼氢化钾的测定同一标准砷浓度 的荧光值。2 浓度时荧光强度达到最大。 表3 硼氢化钾浓度对荧光值的影响 浙江大学硕士学位论文 2 2 4 还原剂的影响 由于样品消化后，砷以高价态存在，直接用硼氢化钾不能定量地将五价砷 还原为三价砷，加入其他的还原剂后反应方能达到完全。5 硫脲抗坏血酸溶 液能将五价砷还原为三价砷，同时也是抗干扰的掩蔽剂。实验表明在5 0 m l 测 定体系中加入5 硫脲一5 抗坏血酸还原掩蔽剂超过5 0 m l 时荧光强度达到基 本稳定。本文选择用量1 0 m l 。 2 2 5 盐酸载流液酸度的影响 原子荧光光度法测砷采用h c l 介质，其灵敏度优于h c l 0 4 、h 2 s 0 4 、h n 0 3 介质，且砷在h c l 介质中更易还原，荧光强度高，线性好。本文采用h c l 为反 应介质，并对3 2 0 h c l 介质的酸度进行对比实验。结果如表4 ，表明同一 砷浓度在该范围的盐酸浓度介质中，荧光强度变化不明显，呈平缓上升趋势， 说明所允许的酸度范围较宽。考虑到酸浓度过大会增大干扰而且消耗试剂，因 此选择5 反应介质酸度。 表4 不同浓度h c 溶液对砷的荧光强度的影响 3 干法消解的精密度和回收率 为了考察本方法的精密度与准确度，分别进行了精密度和回收率的实验。 分别取四种贝类样品各若干份，按照同样的处理方法测定，计算相对标准偏差； 回收率分高、中、低三个浓度分别加入一定量的标准物质，按照同样的方法处 理测定，计算回收率。 表5 干法消解一原子荧光法测定贝类中总砷的精密度( n - 6 ) 浙江大学硕士学位论文 表6 干法消解一原子荧光法测定贝类中总砷的回收率 4 微波消解的精密度和回收率 为了考察本方法的精密度与准确度，分别进行了精密度和回收率的实验。 分别取四种贝类样品各若干份，按照同样的处理方法测定，计算相对标准偏差： 回收率分高、中、低三个浓度分别加入一定量的标准物质，按照同样的方法处 理测定，计算回收率。 表7 微波消解原子荧光法测贝类总砷的精密度 浙江大学硕士学位论文 表8 微波消解一原子荧光法测贝类总砷的回收率 贝类怒g 芋翟靖譬鬻回悼，平寰# 率 、( u )( ug )( pg ) 1 。 ( ) 贻贝 o 8 10 51 3 41 0 6 0 0 0 8 1o 8 1 5 69 3 7 5 9 9 0 0 8 71 11 9 49 7 2 7 5 两种测定方法的比较和样品中总砷含量的测定 比较两种方法测定贝类总砷的方法学和测定贝类结果，见表9 和表1 0 。 表9 干法消解与微波消解精密度和回收率的比较 从表中可以看出，两种贝类前处理方法的回收率和精密度都能满足实验要 求，均适用于贝类总砷的测定。干法消解是经典的样品处理方法，微波消解是 近年来常用的贝类样品处理方、法 2 6 27 1 。对比两种方法测得的结果，虽然微波 消解所得结果要略小于干法消解的结果，但两者相差不大；就方法本身操作来 浙江大学硕士学位论文 说，微波消解比干法消解操作更简便、省时；而且就本底值来说，于法消解中 所加入的氧化镁和硝酸镁的本底值约是微波消解本底值的3 倍以上，因此样本 中氧化镁和硝酸镁的量很容易干扰实验结果。因此本文选择微波消解作为贝类 总砷测定的消解方法。 表1 0 千法消解与微波消解两种方法测定样品总砷( 仙g g ) 二、贝类无机砷含量f l g i 月, l j 定 1 试剂与仪器 5 碘化钾一硫脲溶液，水浴锅，其余同前。 2 样品处理 按照文献方法4 0 “”，取l g 样品，精密称定，放入2 5 m l 的具塞玻璃试管中， 加入1 0 m l 水，使样品完全浸润后，加1 0 m l 盐酸，振荡混匀，置于6 0 c 水浴 中1 8 小时，其间多次振摇使样品充分浸提。浸提液取出冷却后过滤，取续滤液 适量于1 0 m l 容量瓶中，加盐酸( 1 ：1 ) 溶液l m l ，还原剂碘化钾一硫脲溶液i m l ， 正辛醇数滴，加水定容，摇匀。放置1 0 1 5 r a i n ，再过滤，取滤液，原子荧光 光谱仪测定。同法作空白。 3 标准曲线 分别准确吸取1 p g m l 的a s 标准工作液0 0 5 、0 5 、1 0 、1 5 、2 0 、2 5 m l 于5 0 m l 的容量瓶中，加盐酸( 1 ：1 ) 溶液5 m l ，碘化钾- 硫脲溶液5 m l ，加水 定容( 各相当于含a s 浓度1 、1 0 、2 0 、3 0 、4 0 、5 0 肛g l ) 。在原子荧光光谱仪 上测定上述标准溶液得到如下标准曲线。实验表明，砷浓度在1 - 5 0 i _ t g l 范围内 呈线性。 浙江大学硕士学位论文 线性方程：y = 5 9 1 7 3 x ，r = o 9 9 9 7 无机砷测定的检出限为o 1 4 7ug l 。 4 无机砷的精密度和回收率 为了考察本方法的精密度与准确度，分别进行了精密度和回收率的实验。 分别取四种贝类样品各若干份，按照同样的处理方法测定，计算相对标准偏差； 回收率分高、中、低三个浓度分别加入一定量的标准物质，按照同样的方法处 理测定，计算回收率。 表1 2 原子荧光法测定贝类中无机砷的回收率 浙江大学硕士学位论文 表1 3 原子荧光法测定贝类中无机砷的精密度( n = 5 ) 样品潲的枷黼( 哦) 鬻r s d ( ) 贻贝 0 6 0o 6 0o 5 60 5 8o 6 0o 5 92 8 4 2 - 3 l 1 _ 8 8 0 4 8 6 4 0 o 0 9 3 7 5 三、浙江沿海地区贝类总砷和无机砷的测定 1 、样品的采集 四种海洋贝类样品在2 0 0 4 年7 。8 月间分别购自浙江沿海的7 个地区，分别 是温岭、宁海、象山、螯江、洞头、舟山和乐清。贝类样本为刚上岸的鲜货， 就地用冰保鲜，运送回实验室。按照r i e d e l l l 0 】等的方法处理，先用去离子水快 速冲洗，擦净后，去壳，再用去离子水清洗肉质，吸干表层水，称量湿重，一2 0 冰箱保存，再在一7 0 。c 冷冻真空干燥。粉碎机里打细成粉末，室温下干燥器内 密封保存。 2 、样品测定 按照前面所述的微波消解氢化物发生器原子荧光法对采集来的样本进行 测定，得结果如表1 4 。 3 、结果分析 从测定结果可以看出，四种贝类的总砷含量、无机砷含量及有机砷、无机 砷占总砷的百分比，都显示出了明显的地区差异。洞头贝类的总砷、无机砷含 量和无机砷占总砷的比例明显要高于其他地区。乐清的蛏子和蛤蜊在同种贝类 中无机砷含量最高。舟山牡蛎总砷和无机砷含量都是同种贝类中最低的。螯江 蛤蜊的总砷和无机砷含量都是同种贝类中最低的。同一地区蛏子的总砷含量相 对最高，牡蛎总砷含量较低。贝类的砷形态主要是有机砷，占总砷的6 7 2 9 1 9 ， 无机砷含量( 湿重) 为o 0 8 0 5 7 ug g ，符合中华人民共和国食品安全标准中的 砷的小于1t , te c g ( 湿重) 的限量标准。 堪 跖 牾 2 l o m 眇 稻 2 1 o 捞 2 2 钉 2 1 o 的 黔 档 2 1 o 躬 盯 ” 2 1 o 子蜊蛎蛏蛤牡 浙江大学硕士学位论文 表1 4 浙江沿海地区四种贝类总砷和无机砷的含量及所占比例 4 浙江大学硕士学位论文 表1 5 贝类有机砷所占总砷百分比的种类比较和地区比较( ) 从表1 5 贝类有机砷占总砷的比例来看，贻贝的有机砷所占比例最高，平均 值为8 7 1 ，牡蛎和蛤蛎近似，平均值在8 2 8 3 ，蛏子略低，为7 7 8 ；说明 将无机砷转化为有机砷的能力贻贝最强，牡蛎和蛤蜊近似，蛏子略低。相对而 言，贻贝和牡蛎的有机砷比例各地区相对稳定，差别较小。不同的地区各种贝 类的有机砷含量百分比因贝类的数量不同而有差异，但都在8 0 左右。 四、海洋沉积物中的砷 海洋沉积物中的砷形态较为复杂，主要是无机砷。采集七个贝类产地的海 水和海洋沉积物。本文根据海洋监测规范g b l 7 3 7 8 5 1 9 9 8 海洋沉积物砷 测定方法的新增方法测定。样本在4 0 下烘干。 1 试剂及其配制 本实验所用水为1 8 mq 的超纯水。盐酸、硝酸均为优级纯；其余试剂均为 分析纯。氢氧化钠( n a o h ) ；硫脲( c h 4 n 2 s ) ；抗坏血酸( c 6 h 8 0 6 ) ；硼氢化钾 ( k b r - h ) ；王水：1 体积硝酸与3 体积盐酸混和而成的液体。盐酸溶液( 1 ：1 ) ； 5 盐酸溶液；5 硫脲一抗坏血酸溶液；2 硼氢化钾( k b h 4 ) 溶液：称取2 5 0 9 氢氧化钠溶于5 0 0 m l 水中，溶解后加入1 0 0 0 9 硼氢化钾。此溶液现用现配； 砷标准贮备溶液( 1 0 0 0m g m l ) ：购于国家标准物质中心；砷标准使用溶 液( 1 0 0 9 9 m l ) ：移取1 0 0 m l 砷标准贮备溶液于10 0 m l 容量瓶中，用5 盐酸 溶液稀释至标线，混匀；移取1 0 0 0 m l 砷标准中间溶液于1 0 0 m l 容量瓶中，用 浙江大学硕士学位论文 5 盐酸溶液稀释至标线，混匀。 2 分析步骤 2 1 标准曲线与检出限 依次量取0 0 0 、0 0 5 、0 1 、o _ 2 、0 4 、o 5 m l 砷标准使用溶液至5 0 m l 容量 瓶中，分别加入5 m l 盐酸，加水定容至标线。砷标准系列各点的浓度为o 0 0 、 1 0 0 、2 0 0 、4 0 0 、8 0 0 、1 0 0 0 “g l 。按选定的仪器工作条件测定。 表1 6 砷标准曲线 线性方程：y = 3 8 5 2 4 x + 1 2 8 1 8 r = o 9 9 9 8 方法的检出限：0 0 6l