矿区水中砷的检测实验

1、2013级卫生检验与检疫专业 第五小班 矿区水中砷的检测成员分工：李雯雯（查生物监测指标）李倩（查询采样背景，采样前的准备工作和采样方法）杨丽华（水样的保存与运输）张家贤、申东、雷维、徐丹（查询砷的检测方法）龙囿秀（水质采样的注意事项）单艳华（负责汇总）第五小班7一、采样背景砷（As）是一个广泛存在并且具有准金属特性的元素，呈灰色斜方六面体结晶，有金属光泽，既不溶解于水又不溶解于酸，为非人体必需元素。克拉克值为5×104，宇宙丰度为4.0。除发现少量的天然砷外，已知有150多种含砷矿物。最普通的矿物是：砷化物矿，硫化物矿，氧化物矿，砷酸盐矿。砷的毒性与它的化学性质和价态有关。长期饮用

2、高砷水，会引起花皮病或皮肤角质化等皮肤病，黑脚病，神经病，血管损伤，以及增加心脏病发病。天然水中的砷来源于农业和林业使用砷化合物药剂，还来源于冶金、化工、化学制药、制革、纺织、木材加工、玻璃、油漆颜料和陶瓷等工业废水对天然水体的污染。二、采样前的准备采样前，要根据监测项目深砷的性质和采样方法的要求，选择适宜材质的盛水容器（如玻璃瓶）和采样器，并清洗干净。此外，对采样器具的材质要求化学性能稳定，大小和形状适宜，不吸附欲测组分，容易清洗并可反复使用。三、监测指标1、环境监测正常人每日都要摄入微量砷。据 WHO报告，正常人每日摄入总量不超过200 ug，因此，居民 每日砷摄入总量的测定是评价环境中砷

3、危害的一个方面。日本的环境砷浓度一般在10ng/m3以下，职业性砷暴露容许浓度为0.003mg/m3，属致癌性物质；美国政府工业卫生学家会议（ACGIH)的时间加权平均容许浓度（TWA)为0.01mg/m3，划分在致癌物质类；我国的TWA是0.01 mg/m3，短时间接触容许浓度（STEL)为0.02mg/m3 1。2、生物监测（1）尿砷尿砷代表近期暴露，美国建议尿砷的生物阈限值为50ug/g肌酐，德国建议尿砷51ug/L为生物阈限值，有报道称，在无职业接触砷的人群中，尿中总砷量为2.6222.70ug/L (35303nmol/L)。中国各地区的尿砷正常参考值不尽相同，北00.088mg/L

4、，上海00.22mg/L， 山东0.50.87mg/L，云南00.5mg/L2。尿砷的检测受各种因素（个体之间、饮食、测定分析方法等）的影响，因此有效的评价方法是尿中砷的化学形态测定3。（）发砷采取适当的措施，发砷可以成功地用于环境暴露监测和法医毒理学。发砷和饮水砷的含量存在近似直线的关系，饮水砷1mg/L相当于发砷约10mg/kg。发砷通常呈偏态分布，其几何均值在1mg/kg以下3。我国正常人群发砷平均值为0.656ug/g，高于1 ug/g应视为异常2。有研宄表明，当经口暴露水平没有变化时，可用摄入量或发砷水平进行危险度评价，当经口暴露水平有变化时，可用发砷作现况患病率评价1。发砷宜用于群

5、体而不是个体评价。（）血砷血砷由于进入血液后，大部分以高速率从血浆中清除，生物半衰期较短，不同的砷化物又具有不同的生物学意义，仅作为近期接触的辅助观察指标，一般少用。有报道正常人群的血砷水平为0.138.5umol/L，急性砷中毒时可以升高2。（）指甲砷关于指甲砷的正常值有报道为200300 ug/100g。有研宄表明，指甲砷含量与职业接触空气中砷浓度相关，可以作为职业接触砷有意义的生物学指标。尽管指甲和头发中砷含量与砷暴露呈正相关，但在形态分析中，指甲砷比发砷与慢性砷中毒更相关，由于指甲砷不像发砷受外部污染的干扰，因此建议指甲砷是砷暴露的较好的生物标志物3。、水质中各类检测指标地下水水质监测

6、指标项目浓度范围mg/L硝酸盐氮0.33 2.68亚硝酸盐氮nd 0.004总硬度102 872溶解性总固体121 132 0氨氮nd 0.246挥发酚0 0.000 6氟化物0.05 0.1铅nd硒nd 0.4砷0.000 1 0.027 90铁nd锰nd 0.01锌nd 0.260. 046铜nd0四、采样方法1、采样仪器：玻璃瓶、采样器、水温计、pH计、皮尺、电导仪等。2、采集点：选择附近堆放了矿渣的地下水进行采样，地下水水质监测通常采集瞬时水样，采样的方式可选择井口采样、钻井采样、抽取采样和深度采样，采样方法多为手工采样，即井口有水龙头的地下水直接用采样瓶采样，没有取水设施的水井。浅井

7、用深水采样器取样，深井采用取水泵将水提抽到井口外用采样瓶采样。3、现场监测：可在现场测定有些水质项目（pH、电导率、浑浊度、色、嗅、味、肉眼可见物、水位、井深、水温、自流地下水的涌流量、气温、天气状况、近期降水量等）。五、水样的保存与运输1、保存：水样采集后必须马上添加浓硝酸使水样的PH值小于2，若需要分析溶解性砷，采样时应该同时使用以试剂水清洗过的塑料过滤装置（孔径为0.45m）将水样抽气过滤，所得滤液再加入适量浓硝酸，使得PH值小于2，加酸后水样贮存于约4。2、运输：运输过程中要注意保证水样的完整性、代表性，使之不受坏和丢失； 由于砷及其化合物都比较容易挥发，所以应尽快进行分析测定，若不能

8、及时测定，在运输过程中注意装置的严密性，防止挥发；注意使用专用的冷藏冷冻箱，严格控制温度。六、测定方法方法一：原子吸收分光光度法（GB/T5750.1-5750.132006）1、测定原理 ：样品经适当处理后，注入石墨炉原子化器，利用通电方法加热石墨管，使之产生高温高热，所含的待测元素在石墨管内以原子化高温蒸发解离为原子蒸汽，待测元素的基态原子吸收来自同种元素空心阴极灯发射的共振线，其吸收强度在一定范围内与待测元素浓度成正比5。2、仪器：原子吸收分光光度计 (TAS-986G 型)、石墨管炉、GFH-986砷空心阴极灯、氩气钢瓶、可调式微量加样器(050 µ L )3、试剂：砷标准储

9、备溶液 ( 1.00 mgmL )、砷标准溶液 (10.0 mgmL ) 、基体改进剂4、实验方法 (1 ) 工作曲线的绘制：取砷标准使用液 (10 µgmL ) 0、010、020、030、040、0.50 m L于100 mL容量瓶中，加硝酸( 1+99 )至刻度，配成0、10、20、30、40、50 ngm L砷标准系列溶液。分别取基体改进剂和标准系列溶液各10 µL注入石墨炉，测量吸光值，以吸光值对浓度作标准曲线。(2) 样品测定：分析样品制备（吸取水样50mL 放入到100mL容量瓶中，用硝酸 ( 1+99 ) 定容至刻度线，混合均匀。）分析时，取基体改进剂和样品

10、溶液各10 µL注入石墨炉，测量吸光值，由标准曲线查出砷的浓度值。方法二：根据“GB/T 5009.11-2003”中的氢-化物原子荧光光度法6一、无机砷测定 1、测定原理：三价砷在酸性的环境中，遇到硼氢化钾就会发生化学反应，合成砷化氢，然后由氩气，也就是常说的载气依托入石英原子化器中被分解为原子态的砷。在特制空心阴极灯的照射下，基态砷原子被激发至高能态，在去活化回到基态时，发射出特征波长的荧光，在一定的浓度范围内，其荧光强度与砷含量成正比，与标准曲线比较定量2、仪器：AF-7500型双道氢化物原子荧光光度计，砷空心阴极灯3、（1）砷标准系列的配制：在100mL容量瓶中溶解砷贮备液1

11、mL，然后倒入3%硝酸加水稀释至制定的刻度，混合，均匀该溶液每毫升含10µ g砷。吸取该溶液10mL于100mL容量瓶中，用3%硝酸稀释至刻度，混匀，该溶液每毫升含1µg砷。吸取该溶液10mL于100mL容量瓶中用配制好的1%硫脲-1%抗坏血酸-5%硝酸加水稀释至制定的刻度，混合均匀，此时每毫升溶液含100ng砷。（2）工作曲线的绘制：吸取浓度为100ng/mL的砷标准液0.0mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、5.00mL于50mL容量瓶中，用1%硫脲-1%抗坏血酸-5%硝酸加水稀释至制定的刻度，混合均匀。制成含砷浓度分别为0µ g/L

12、、1µ g/L、2µ g/L、4µ g/L、8µ g/L、10µ g/L的标准系列。4、样品测定在样品管中吸取10mL水样溶解，然后加入1mL盐酸、1mL 硫脲-抗坏血酸溶液，混合均匀，在上机检测之前放置溶液15min左右。5、用原子荧光强度与砷含量成正比测定其含量。方法三：HPLC-ICP-MS联用技术（测定水中砷及其化学形态）水中砷及其化学形态：砷在土壤、水及陆生植物中主要以亚砷酸（As（）、砷酸（As（V）、甲基胂酸（MMA）和二甲基胂酸（DMA ）等砷化物形态存在，在海产品中则主要以砷甜菜碱（AsB）、砷胆碱（AsC）及更为复杂的砷糖等

13、形态存在7。由于高效液相色谱法能有效分离性质相近成分，而电感耦合等离子体质谱法具有高灵敏度，所以HPLC-ICP-MS联用技术成为进行形态分析最好的测试技术之一8。1、样品测定：采用HPLC分离了废水中不同的砷形态后，进入氢化物发生-动态反应池-等离子体质谱仪系统进行检测，由此建立了废水中砷形态的分析方法；并探讨了最佳测试条件，以半胱氨酸+硼氢化钠+盐酸作为氢化物发生器载液，以H2作为反应气，获得了最佳的氢化物发生效率，且其他金属离子对分析干扰可忽略不计，As()、As(V)、MMA和DMA的检测下限分别为0.003、0.001、0.002、0.004g/L。在HPLC-ICP-MS分析砷形态

14、时，采用梯度淋洗较为少见，Bednar等9使用HPLC分离水样中As()、As(V)、MMA和DMA时采用了梯度淋洗，流动相为75mmol/L的磷酸盐缓冲液（pH=5.7），浓度通过水来调整，整个分析过程仅用了7min，提高了分析速度。2、根据色谱峰出峰时间进行定性，峰面积进行定量分析。注意事项：1、评价采样质量，采样过程中要采用质量控制样品。如现场空白样、运输空白样、现场平行样或质控样，通过对质控样品的分析，对水样采集进行跟踪控制；2、采样前根据所采集的样品性质、组成和环境条件，确定和检验保存剂的可靠性；3、水样运输过程，需要冷藏、冷冻的样品要配用冷藏、冷冻箱或车运送；4、如果样品容器为玻璃

15、材质，应用固定装置的送样箱装箱，采用泡沫塑料或瓦楞纸板做称里减震；5、所有水样箱上都要标上“切勿倒置”或“易碎物品”的醒目标记；6、样品运输必须配专人押运，防止样品容器在运输过程中破损或丢失；7、选择测定方法时，注意最低检测质量浓度；8、测定时注意控制好水样的酸度，干扰砷的测定；9、As（V）的灵敏度不及As（），所以测定总砷时先加硫脲将As（V）预还原成As（），再一起被还原为砷化氢。参考文献 :1徐伯洪，闫慧芳.工作场所有害物质监测方法M.北京：中国 人民公安大学出版社，2003. 416-419.2孙贵范.深入研宄慢性砷中毒的分子作用机制J.中国地方病 学杂志，2004，23 (1):

16、1-2.3彭珊茁，蔡原.砷的生物学指标研宄进展 期刊论文-中国工业医学杂志,2006,(06)4班美玲，郭诗琪，谢洲，苏相琴. 南丹县矿区地下水水质及环境健康风险评价期刊论文-环保科技，2015，（3） 5黄玲，许美玲 原子荧光法与石墨炉原子吸收法测定水中砷含量的比较J广东科技 ， 2009(223)：57-586李红芸，田海燕，李明艳.氢化物原子荧光分光光度法同时测定饮用 水中砷和锑 J.中国卫生检验杂志，2010，20(10)：2437-2438.7ZhangX,CornelISR,KimpeJD,etal.Arsenicspeciationinserumofuraelnicpatientsbasedonliquidchromatographywithhydridegenerationatomicabsorptionandon-lineUVphoto-oxidationdige