摘要 采用微波消解前处理样品, 建立动态反应池电感耦合等离子体质谱法同时测定彩色卷烟纸中的Cr、N i、A s、Se、Cd、Hg 和Pb7 种重金属含量。该方法以钇(Y) 作为内标补偿基体效应, 采用动态反应池模式消除Cr、N i、Se 的质谱干扰, 用茶叶标准物质对方法准确性进行校正。该方法相对标准偏差均小于10%、回收率为86. 6% —120. 9%、检出限为2. 94—70. 05ng/L , 该方法操作简单、分析速度快、灵敏度高、准确度好, 能快速、准确测定彩色卷烟纸中重金属。
关键词 动态反应池; 电感耦合等离子体2质谱法; 彩色卷烟纸;重金属;微波消解
一 引言
铅、铬、镉、镍等金属易在人体内蓄积, 对人体毒害很大, 1990 年Hoffman 将A s、Cd、Cr、Pb、N i、Se 和Hg 等列为烟草44 种有害成分[1 ]。由于卷烟纸参与燃烧,在吸烟过程中卷烟纸中含有的这些重金属元素,可经呼吸道进入人体。随着卷烟减害降焦工作的不断深入, 卷烟纸中有害元素残留逐渐受到高度重视, 因此, 准确测定卷烟纸(特别是彩色卷烟纸) 中重金属含量对于卷烟烟气的安全性评价及降低卷烟危害具有一定意义。
索卫国等[2 ]利用ICP2M S 法同时测定卷烟纸中元素铬、镍、铜、砷、硒、镉、铅, 但没有用标准物质对方法的准确性进行验证。W u 等[3, 4 ]报道Cr、N i 和Se 多原子离子质谱干扰和基体干扰严重, 利用常规干扰方程和内标不能很好地消除, 容易造成测定结果不准确。Parsons[5, 6 ]等先后采用动态反应池(DRC) 模式有效地消除测试中Cr、N i 和Se 的多原子离子质谱干扰。因此本实验结合微波消解技术, 建立DRC2ICP2M S快速、准确测定彩色卷烟纸中的Cr、N i、A s、Se、Cd、Hg 和Pb 的方法。
2 实验部分
2. 1 试剂、材料和仪器
混合标准溶液(Cr、N i、A s、Se、Cd、Pb) 为10ug/mL (美国PE 公司) ; Hg 标准溶液为10 ug/m L(美国PE 公司) ;A u 溶液为1000ug/m L (美国PE 公司) ; 调谐溶液(含M g、Cu、Rh、Cd、In、Ba、Ce、Pb、U ) 为10ng/mL (美国PE 公司) ; 调谐溶液(含Be、M g、In、Co) 为10ng/mL (美国PE 公司) ; 钇溶液为1000ug/m L (中国计量科学研究院) ; 茶叶标准物质(GBW 10016) ; 30% 过氧化氢(优级纯, 德国M erck 公司) ; 浓硝酸(优级纯, 德国M erck 公司) ; 实验用水为超纯水(18. 2M 8 ·cm ) ; 彩色卷烟纸(红塔集团技术中心提供) ; ELAN DRC2e ICP2M S (美国PE 公司) ; 微波消化器Rotor16 (美国PE为内标, 有效地减少信号漂移和基体效应, 同时A s、Cd、Pb 使用干扰方程进行校正。
实际分析中Cr、N i、Se 等存在明显多原子离子质谱干扰, 通过利用动态反应池模式, 引入CH4可消除多原子离子的干扰[5 ]。以茶叶标准物质为研究对象, 选择0. 6、0. 7、0. 8mL /m in 对CH4 流速进行优化, 结果见表3。结果表明: CH4 流速0. 70mL /m in时, 可以有效消除多原子离子对Cr、N i、Se的干扰, 测得结果与标准值相吻合。
3. 3 汞的测量
汞元素具有吸附在样品系统的倾向[7 ] , 汞浓度在10ng/L 以上, 记忆效应尤为显著。加入金的2% HNO3 溶液[8 ] , 超纯水淋洗进样系统, 能较好消除汞的记忆效应。
3. 4 方法的评价
3. 4. 1 线性方程、相关系数和检出限
按方法2. 5 测试标准溶液, 以各元素浓度为横坐标, 各元素与内标计数值的比值为纵坐标, 绘制校准曲线。以样品空白进行10 次测定, 以3 倍空白的标准偏差所对应的浓度值为方法的检出限。分析结果(表4) 显示, 各待测元素校准曲线的相关系数r 在0. 9992—0. 9999 之间, 检出限为2. 94—70. 05 ng/L 。
3. 4. 2 精密度和回收率
样品0. 2000g, 平行6 份, 按方法2. 5 进行处理和分析, 计算其相对标准偏(RSD)。结果显示:Cr、N i、A s、Se、Cd、Hg 和Pb 的RSD 分别为6. 7%、4. 2%、2. 8%、3. 4%、3. 5%、4. 3%、6. 3%。取上述测试样品, 分别加入两个梯度的标准溶液, 消解处理后ICP2M S 测定, 结果见表5, 回收率为
86. 6% —120. 9% , 能够满足分析要求。
Determ ination of Heavy Elements in Color Cigarette Paper by DRC- ICP-MS
N I Chao2M in TAN G J ian2Guo WAN G Hai2L i M EN G Zhao2Yu
[R&D Center of H ong ta T obacco(Group )Co. ,L td. , Yux i, Yunnan 653100, P. R. China ]
Abstract A fter color cigarette paper samp les w ere digested w ith m icrow ave digestion, the Cr,N i,A s, Se, Cd, Hg and Pb w ere determ ined by DRC2ICP2M S. Y w as added as internal standard to elim inate the matrix interferences and dynam ic reaction cell (DRC) mode w as used to elim inate the interferences of Cr,N i and Se. Tea standard referencematerialw as analyzed for the verification of the accuracy of the method. The relative standard deviations (RSD) < 10% w ith standard recoveries of these elements w ere in the range of 86. 6% —120. 9% , and the lim its of detection w ere 2. 94—70. 05ng/L. The method is simp le, quick and accurate for the determ ination of Cr,N i,A s, Se, Cd, Hg and Pb in color cigarette paper.
Key words Dynam ic Reaction Cell; ICP2M S; Color Cigarette Paper; Heavy Elements;M icrow ave D igestion