GBT 43968-2024 高效液相色谱-原子荧光光谱仪联用分析方法通则标准立项发展报告

高效液相色谱-原子荧光光谱仪联用分析方法通则标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:GeneralRulesforAnalyticalMethodsofHighPerformanceLiquidChromatography-AtomicFluorescenceSpectrometryHyphenatedTechnique摘要高效液相色谱-原子荧光光谱联用技术（HPLC-AFS）是元素形态分析领域的重要分析手段，广泛应用于食品安全、环境保护、生命科学及临床检验等领域。随着我国对重金属及类金属元素形态分析需求的持续增长，该技术已逐步从科研探索走向标准化应用。然而，长期以来，国内尚缺乏统一的联用分析方法通则，导致不同实验室间分析结果的可比性和溯源性不足，制约了该技术更大范围的推广与应用。本标准（GB/T43968-2024）即在此背景下立项并编制完成。本报告系统阐述了该标准的立项背景、编制依据、技术内容及预期效益，重点分析了标准在方法原理、仪器性能指标、样品前处理技术、质量控制与保证等方面的核心技术要求，并对标准实施后的推广应用前景进行了展望。本标准的发布实施将有效提升我国元素形态分析工作的规范性和一致性，为食品安全监管、环境监测、公共卫生等领域提供有力的标准化技术支撑。关键词：高效液相色谱；原子荧光光谱；联用技术；元素形态分析；分析方法通则；标准化Keywords:HighPerformanceLiquidChromatography;AtomicFluorescenceSpectrometry;HyphenatedTechnique;ElementalSpeciationAnalysis;GeneralRulesofAnalyticalMethods;Standardization1引言1.1研究背景元素形态分析（ElementalSpeciationAnalysis）是当代分析化学领域的前沿研究方向之一。与传统的元素总量分析不同，元素形态分析关注的是元素在样品中存在的具体化学形态及其分布，因为元素的毒性、生物可给性、迁移转化行为及生理功能与其化学形态密切相关。例如，无机砷（As(III)和As(V)）具有较强毒性，而砷甜菜碱（AsB）和砷胆碱（AsC）则基本无毒；Cr(III)是人体必需的微量元素，而Cr(VI)则具有明显的致癌性；甲基汞的毒性远大于无机汞。因此，仅测定元素总量已不能全面满足食品安全风险评估、环境质量评价和临床毒理学研究的实际需求。高效液相色谱-原子荧光光谱联用技术（HPLC-AFS）是将高效液相色谱的高效分离能力与原子荧光光谱的高灵敏度、高选择性检测能力相结合的分析技术。该技术通过液相色谱柱将样品中各元素的不同化学形态进行有效分离，再经原子荧光光谱仪进行形态特异性检测，从而实现复杂样品基质中多种元素形态的同时分析。与高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术（HPLC-ICP-MS）相比，HPLC-AFS具有仪器投资成本低、运行维护费用少、操作简便等显著优势，尤其适合基层检测实验室推广应用。1.2标准立项的必要性随着GB2762-2022《食品安全国家标准食品中污染物限量》等法规对元素形态限量要求的逐步明确，以及《土壤污染防治行动计划》《水污染防治行动计划》等政策文件的深入实施，我国对元素形态分析的标准方法与技术规范需求日益迫切。然而，截至本标准立项之前，我国尚未发布针对HPLC-AFS联用分析方法的通用技术标准。现有相关标准多针对特定样品基质或特定元素形态，如GB5009.11-2014《食品安全国家标准食品中总砷及无机砷的测定》和GB5009.17-2021《食品安全国家标准食品中总汞及有机汞的测定》等，缺乏跨领域、跨基质的通用性方法通则。这种标准缺失的状况导致了以下突出问题：（1）不同实验室在仪器配置、色谱条件、样品前处理及数据处理等环节做法各异，分析结果的可比性较差；（2）方法验证和质量控制要求不统一，检测结果的可靠性和溯源性难以保证；（3）用户在选择色谱柱、流动相、还原剂等关键条件时缺乏权威依据，方法开发效率低。因此，制定统一的HPLC-AFS联用分析方法通则，已成为完善我国分析化学标准体系、提升元素形态分析整体水平的迫切需要。1.3标准的编制单位与任务来源本标准由中国分析测试协会提出，按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草，由全国分析测试标准化技术委员会（SAC/TC481）归口，并于2024年4月25日由国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）正式发布，自2024年11月1日起实施。2标准编制原则与技术依据2.1编制原则本标准的编制遵循了以下基本原则：（1）科学性。标准内容的确定以大量实验研究和文献调研为基础，充分反映当前HPLC-AFS联用技术的科学认知水平和最新研究进展。（2）适用性。标准条款的设置充分考虑不同类型实验室（包括基层检测机构）的实际条件和能力，避免提出超越当前技术水平的过高要求。（3）协调性。标准内容与我国现行有效的食品安全、环境监测、产品质量检验等相关标准保持协调一致，不产生矛盾或冲突。（4）规范性。标准的编写格式和表述方式严格遵循GB/T1.1-2020的规定，确保标准的规范性、准确性和可操作性。2.2技术依据本标准制修订的主要技术依据包括：-GB/T27630《水质砷的形态分析高效液相色谱-原子荧光光谱法》-GB5009.11-2014《食品安全国家标准食品中总砷及无机砷的测定》-GB5009.17-2021《食品安全国家标准食品中总汞及有机汞的测定》-HJ803-2016《土壤和沉积物12种金属元素的测定王水提取-电感耦合等离子体质谱法》-国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）关于元素形态分析的相关推荐规范-欧洲标准化委员会（CEN）在元素形态分析领域的方法标准3标准主要内容3.1适用范围与规范性引用文件本标准规定了高效液相色谱-原子荧光光谱仪联用分析方法的通用原则和技术要求，适用于利用HPLC-AFS联用系统对样品中可形成气态氢化物或可挥发性化合物的元素（如砷、汞、硒、锑、铋、锡、铅等）的各化学形态进行定性定量分析。标准的规范性引用文件涵盖了分析化学领域的核心基础标准，包括GB/T6682《分析实验室用水规格和试验方法》、GB/T8170《数值修约规则与极限数值的表示和判定》、GB/T27417《合格评定化学分析方法确认和验证指南》以及JJG939《原子荧光光度计检定规程》等。3.2方法原理本标准明确规定了HPLC-AFS联用分析方法的基本原理：样品经适当的前处理后，注入高效液相色谱系统，通过色谱柱将目标元素的不同化学形态进行有效分离；色谱柱流出液进入原子荧光光谱仪的氢化物发生（或紫外消解-氢化物发生）系统，在酸性介质中与还原剂（通常为硼氢化钾或硼氢化钠溶液）反应生成相应的挥发性氢化物；挥发性氢化物由载气（通常为高纯氩气）带入原子化器（石英炉原子化器），经原子化后，基态原子吸收光源（一般为高强度空心阴极灯或无极放电灯）发射的特征辐射而被激发，激发态原子返回到基态时发射原子荧光，荧光信号经检测系统记录。根据色谱保留时间和荧光信号强度（峰面积或峰高）进行定性和定量分析。3.3仪器与设备要求（1）高效液相色谱系统。标准要求液相色谱系统应具备稳定的流速控制能力（流量精度RSD≤1.5%），输液泵流量范围应覆盖0.1~5.0mL/min，并配备适宜的进样器（手动进样阀或自动进样器）。色谱系统的管路材质应不与分析目标物发生吸附或反应，通常推荐使用PEEK（聚醚醚酮）或PTFE（聚四氟乙烯）材质管路。（2）原子荧光光谱仪。标准规定原子荧光光谱仪应符合JJG939检定规程的要求，其主要性能指标包括：检出限（砷、硒等元素应不高于0.1ng/mL，汞应不高于0.01ng/mL）、精密度（相对标准偏差RSD≤5%）、线性范围（相关系数r≥0.999）等。（3）联用接口。高效液相色谱系统与原子荧光光谱仪之间的连接应尽可能短，连接管路的内径和长度应兼顾色谱分离效能和检测响应灵敏度，并须使用适宜的接口模块（如紫外消解装置、蒸气发生装置等）实现色谱流出液与原子化器之间的有效传输和转化。3.4样品前处理样品前处理是元素形态分析的关键环节，直接关系到分析结果的准确性和可靠性。本标准系统规定了各类样品（包括食品、水质、土壤、生物样品等）的前处理原则要求：（1）前处理过程应最大限度地保持目标元素原有的化学形态不被氧化、还原、分解或转化；（2）提取溶剂的选择应考虑目标元素各形态在其中的溶解度和稳定性；（3）提取过程中应控制温度、pH值和提取时间等参数，避免引入形态转化；（4）需要时可采用正交实验等方法对提取条件进行系统优化。3.5色谱分离条件标准规定色谱分离条件（包括色谱柱类型、流动相组成及pH值、流速、柱温、进样量等）应根据目标元素的具体形态和分析要求进行选择和优化，并给出了典型分离条件的参考示例。例如，对于砷形态分析，常采用阴离子交换色谱柱，以磷酸盐或碳酸铵缓冲溶液为流动相进行等度或梯度洗脱；对于汞形态分析，常采用反相C18色谱柱，以含适量有机溶剂（如甲醇或乙腈）和络合剂（如半胱氨酸或2-巯基乙醇）的溶液为流动相。3.6质量控制与保证标准专章规定了质量控制与保证的技术要求，主要包括：（1）校准曲线。应使用与待测元素形态一致的标准溶液（或经确认可等效替代的基准物质）绘制校准曲线。校准曲线至少应包含5个浓度点（不含空白点），线性相关系数应不低于0.995。（2）空白试验。每批样品分析时应至少进行2次空白试验，空白值应低于方法检出限。（3）加标回收率。加标回收率应在80%~120%范围内。加标水平应与待测物浓度相适应，一般为样品中待测物含量的0.5~2倍。（4）平行样测定。每批样品应随机抽取不少于10%的样品进行平行双样测定，平行样测定结果的相对偏差应不大于20%。（5）标准物质验证。有证标准物质（CRM）的测定值应在证书给定的不确定度范围内，或与证书参考值相对偏差不大于10%。（6）仪器性能核查。每次分析前应使用一定浓度的标准溶液对仪器的灵敏度、精密度进行核查，确认仪器状态满足分析要求后方可进行样品测定。4标准创新点与技术特色4.1通用性技术框架本标准首次建立了跨领域、跨基质、跨元素类型的HPLC-AFS联用分析方法通用技术框架。与以往仅针对特定样品基质或特定元素的专项标准不同，本标准从方法原理、仪器配置、样品前处理、分离检测、质量控制等维度提供了通用技术规范，为各领域方法开发和方法验证提供了统一的标准化技术语言。4.2系统化的质量控制体系标准构建了覆盖分析全过程的质量控制体系，从样品采集、保存、前处理、仪器分析到数据处理各环节均规定了明确的质量控制指标。尤其值得关注的是，标准将方法检出限、定量限的确定及方法确认等要求纳入规范性条款，与GB/T27417等实验室质量控制基础标准形成有效衔接，增强了标准的可操作性和可核查性。4.3兼容性与前瞻性设计标准在色谱柱选型、流动相组成、接口方式等关键技术要素的规定上保持了适度的开放性和灵活性，允许分析者根据实际样品基质的差异和目标元素的特性进行合理选择和优化。同时，标准在技术内容编排上充分考虑了与高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱（HPLC-ICP-MS）、毛细管电泳-原子荧光光谱（CE-AFS）等联用技术的协调性和互补性，体现了方法学发展的前瞻性。5主要修订（起草）单位介绍本标准的主要起草单位包括中国分析测试协会、中国计量科学研究院、国家食品安全风险评估中心、中国科学院生态环境研究中心、北京市疾病预防控制中心等国内分析测试领域的权威机构和科研院所。其中，中国分析测试协会（ChinaAssociationforInstrumentalAnalysis，CAIA）作为本标准的主要牵头起草单位，发挥了核心组织和技术引领作用。中国分析测试协会成立于1986年，是由全国分析测试相关的科研机构、高等院校、检测机构及仪器企业自愿组成的全国性、行业性、非营利性社会团体，是中国科学技术协会的团体会员。协会以推动我国分析测试科学技术发展和仪器分析行业进步为宗旨，长期承担分析测试领域国家标准、行业标准和团体标准的组织制定工作。在本标准的研制过程中，中国分析测试协会充分发挥了以下关键作用：一是协调各起草单位组建了跨领域、跨学科的标准化专家工作组，涵盖了分析化学、仪器科学、食品安全、环境监测、临床检验等多个专业方向；二是组织开展了全国范围内的HPLC-AFS技术应用现状调研，系统收集了不同行业、不同类型实验室的技术需求和存在的问题；三是组织多轮实验室间比对试验和方法验证工作，为标准技术指标的确定提供了翔实的实验数据支撑；四是组织标准讨论会和技术审查会十余次，广泛征求行业意见，确保标准的技术内容科学合理、协调一致。6标准实施的预期效益6.1经济效益本标准的实施将显著提升我国元素形态分析工作的整体效率和质量水平。通过统一方法技术要求，可以减少重复性的方法开发和方法验证工作，降低实验室的运营成本。以一家中等规模的检测实验室为例，采用标准化的分析方法后，方法开发周期可缩短30%~50%，试剂耗材成本可降低约15%~25%。从行业层面看，标准化将促进检测结果在更大范围内的互认，降低重复检测带来的资源浪费。6.2社会效益本标准的发布实施对于保障食品安全和公众健康具有重要的社会意义。在我国食品安全监管体系中，重金属及类金属元素的形态分析是风险评估和标准制修订的重要基础性工作。统一的HPLC-AFS分析方法通则将为食品安全风险监测、突发公共卫生事件应急处置、环境污染事故调查等提供可靠的标准化技术手段，有效提升政府的检测能力和监管效能。6.3环境效益在环境保护领域，元素形态分析对于准确评价土壤、水体、沉积物等环境介质中重金属的迁移性、生物有效性和生态风险具有重要意义。本标准的实施将为《土壤污染防治法》《水污染防治法》等的贯彻实施提供有力的技术支撑，促进环境管理的科学化和精准化。7结论与展望GB/T43968-2024《高效液相色谱-原子荧光光谱仪联用分析方法通则》是我国分析化学领域一项具有里程碑意义的基础性方法标准。该标准的发布填补了我国在HPLC-AFS联用分析技术领域通用方法标准的空白，标志着我国元素形态分析标准化工作迈上了新台阶。标准首次构建了覆盖分析全流程的通用技术框架，在保证技术先进性的同时兼顾了实际可操作性，为各有关行业的应用类标准制修订提供了重要的基础支撑。标准建立了系统化的质量控制与保证体系，为提升检测数据的可靠性、可比性和溯源性提供了制度保障。展望未来，随着元素形态分析需求的持续增长和联用技术的不断进步，本标准将在以下方向发挥持续引领作用：一是为后续制修订各元素形态分析专项标准提供方法论基础；二是为新型联用技术（如液相色谱-原子荧光-质谱联用等）的标准化学术研究提供参考；三是为国际标准化工作提供中国方案和经验。标准实