单因素实验设计在水产品中总汞含量测定的应用

摘 要：本文利用原子荧光光度计法，采用单因素实验设计考察了消煮时间、消煮温度、酸的比例和消煮后放置时间四个因素对水产品总汞含量测定的影响，并通过验证试验进一步确定。实验确认上述四个因素对汞的含量测定都有影响，并在150 ℃下消煮3 h，采用硝酸与高氯酸混合时为汞含量的最佳测定条件。

关键词：水产品；汞含量；单因素；原子荧光光度计法

Abstract：This paper using atomic fluorescence spectrophotometer method， the single factor experiment investigated the digestion time， digestion temperature， acid ratio and elimination of four factors affecting the determination of total mercury in aquatic products after cooking time， and further confirmed by experiments. The experiment confirms that the above four factors have influence on the content determination of mercury， and it can be boiled for 3 h at 150 ℃， and the optimum conditions for the determination of mercury content are the mixture of nitric acid and perchloric acid.

Key words：Aquatic products； Mercury content； Single factor； Atomic Fluorescence Spectrometry

中圖分类号：TS254.5

汞是室温下唯一的液体金属，具有流动性，熔点-38.87 ℃，沸点356.6 ℃。汞及其化合物均有毒性，微量的汞对人体无危害，但过量会引起中毒。汞的毒性取决于它的化学形态，其形态有无机汞、甲基汞、乙基汞、苯基汞等，最常见的是无机汞和甲基汞[1]。随着工业的不断发展，环境中汞的含量也不断增加，食物链对汞有极强的富集能力，淡水鱼和浮游植物对汞的富集程度很高。环境中任何形式的汞均可转化为剧毒的甲基汞，这种转变称为汞的甲基化。当今，人们对水产品尤为喜爱，所以准确的测定水产品中汞的含量显得尤为重要。由于汞的挥发性强，在前处理过程中容易造成损失，而水产品不同形态汞的痕量分析中，必须保持汞原有的形态不变，所以在样品的前处理中条件的选择就显得非常重要[2]。

常用的总汞含量测定方法有：电感耦合等离子发射光谱法（LCP-AES）、分光光度法、原子荧光法、电感耦合等离子质谱法（LCP-MS）、原子吸收光谱法和直接测汞仪法[3]。目前常用的前处理消解方法有高压消解法、微波消解法和湿消解法。压力罐高压消解法缺点是消解时间长，操作繁杂，效率低；微波消解法缺点是仪价格贵，成本高；湿消解法成本低但电热板受热不均匀，消解时间长，效率低[4]。

本文采用酸浸泡过夜后与电热板消煮方式进行消解，通过对样品前处理设计实验方案，对几个不同条件下对试样进行消解，采用不同温度条件、不同的消煮时间及放置的时间、不同酸的比例对试样进行消解，利用原子荧光光谱仪进行测定，比较同一消解法中不同因素条件对水产品中总汞含量测定的影响。

1 实验材料和方法

1.1 实验材料

白鲢鱼、鲟龙鱼、鲈鱼、边鱼、花鱼。

1.2 实验仪器

电子天平，规格型号FR124CN；四川优普超纯科技有限公司制造的优普系列超纯水器，规格型号UPF Ⅱ-20T；1 000 mL移液枪；北京海光仪器公司，型号AFS-9700双道原子荧光光度计；微机控温加热板。

1.3 试剂与耗材

硝酸（GR），过氧化氢（30%），高氯酸（GR）。

1.4 标准系列

国家认证并授予标准物质证书的汞标准溶液储备液（100 μg/mL）；GBW10020（GS-11）柑橘叶成分分析标准物质。

2 实验方法

2.1 原理

试样经酸加热消解后，在酸性介质中，试样中汞被硼氢化钾或硼氢化钠还原成基态汞。由载气（氩气）带入原子化器中，在汞空心阴极灯照射下，基态汞原子被激发至高能态，在由高能态回到基态时，发射出特征波长的荧光，其荧光强度与汞含量成正比，与标准系列溶液比较定量。

2.2 样品前处理

称取新鲜已制好样的白鲢鱼样品0.5 g（精确至

0.000 1 g）置于准备好的多根具塞刻度试管中，按实验方案设计好的酸的比例加入试管中，浸泡过液后于微控电热板上按100、125、150、175 ℃四个温度分别进行1、2、3、4 h消煮，到时间后取出放凉，用超纯水冲洗试管内壁并定容至25 mL。每组实验做两个样品平行和样品空白，并以标准物质GBW10020柑橘叶作为质控样。

2.3 标准溶液的配制

汞标准中间液（1 μg/mL）：吸取2.5 mL汞标准液于50 mL容量瓶中，加入5.0 mL（1+1盐酸）用超纯水稀释至刻度，混匀，于冰箱4℃避光保存。

汞标准使用液（50 μg/L）：吸取2.5 mL汞标准中间液（1 μg/mL）于50 mL容量瓶中，加入5.0 mL（1+1盐酸）用超纯水稀释至刻度，混匀，现用现配。

汞标准使用液（5 μg/L）：吸取5.0 mL汞标准中间液（1 μg/mL）于50 mL容量瓶中，加入5.0 mL（1+1盐酸）用超纯水稀释至刻度，混匀，现用现配。

2.4 标准曲线绘制

使用汞标准使用液（5 μg/L），系列浓度为0、1.0、2.0、3.0、4.0 μg/L和5.0 μg/L，仪器自动配置完成。

2.5 仪器条件的设定及测定

仪器测定条件为：光电倍增管负高压，240 V，汞空心阴极光电流10 mA，原子化器高度10 mm，载气流量400 mL/min，屏蔽气流量1 000 mL/min，读数时间16 s，延迟时间4 s，以5%HCl溶液作载体，还原剂用1%KBH4+0.5%NaOH混合液，上机测定。

3 实验结果与讨论

3.1 单因素实验

3.1.1 消煮时间对汞含量的影响

精密称取1.000 0g白鲢鱼于具塞试管中，加入

4 mL硝酸和2 mL过氧化氢浸泡过夜，第2 d于微机控温加热板上以125 ℃分别加热消煮1、2、3、4 h，做两份平行样品，同时做加标和空白实验对照。数据结果如图1所示。实验结果表明，消煮时间的长短影响汞的回收，消煮3 h时汞的溶出最高。

3.1.2 消煮温度对汞含量测定的影响

精密称取0.500 0 g白鲢鱼于具塞试管中，加入

4 mL硝酸和2 mL高氯酸浸泡过夜，第二天于微机控温加热板上分别以100、125、150、175 ℃加热3 h。做3份样品平行与空白实验对照。数据结果如图2所示。

实验结果表明，在密闭的容器中，不赶酸时温度达到175℃汞也不挥发。

3.1.3 加酸的比例对汞含量的影响

精密称取1.000 0 g白鲢鱼于具塞试管中，第一种组加入6 mL硝酸，第二组加入4 mL硝酸和2 mL过氧化氢，第三组加入4 mL硝酸和2 mL高氯酸，浸泡过夜，第二天于微机控温加热板上以150 ℃分别加热消煮3 h，做5份平行样品，数据结果如图3所示。实验结果表明，酸比例对样品消解有影响，单独使用硝酸样品难以消解完全，经过比较，采用硝酸加高氯酸对样品进行消解。

3.1.4 消煮后放置时间与汞含量

精密称取0.500 0 g白鲢鱼于具塞试管中，加入

4 mL硝酸和2mL高氯酸浸泡过夜，第二天于微机控温加热板上以150℃加热3 h，取出放凉定容至25 mL刻度，盖上塞子。分别采取马上上机测试、放置1、3、5 d后进行测试（将定容后样品转移至离心管中密封保存），比较汞的含量变化。数据结果见表1。实验表明，随着放置时间的增加，汞含量随之下降。但在密封较好的情况下，放置时间1～2 d的汞的挥发不大，2～5 d

有较明显变化。

通过单因素实验后，选择使用硝酸加高氯酸浸泡，消煮时间为3 h，消煮温度为150 ℃。分别称取白鰱鱼、鲟龙鱼、边鱼、鲈鱼、花鱼0.500 0 g于具塞试管中，加入4 mL硝酸和2 mL高氯酸进行浸泡，150 ℃消煮

3 h。用50 μg/L汞标液做加标实验，每份样品平行2次并做空白实验。数据结果见表2。通过实验，几种鱼类的回收率均在92%～102%，说明此前处理的条件选择适用于水产品中多种鱼类汞的测定。有较好的准确度，测定结果较准确，回收率高。

3.3 重复性实验结果

以白鲢鱼为样品，精密称取0.500 0 g样品，硝酸加高氯酸浸泡，消煮时间为3 h，消煮温度为150 ℃进行实验，平行测定6次，结果见表3。由表3所知：在6次的平行实验中，相对标准偏差（RSD）为1.7%，表明实验条件的选择对水产品中汞测定有较好的精密度。

4 结语

本文通过单因素实验研究影响总汞测定的前处理条件。重点考察了消煮温度、消煮时间、加酸比例及放置时间四个因素对总汞含量测定的影响。

单因素加酸比例实验结果显示，硝酸加高氯酸比硝酸加过氧化氢消解能力更强，但存在消解后颜色呈黄绿色浑浊液，气味难闻的问题。同一时间和温度下，加过氧化氢赶酸较好，溶液澄清透明，但加入过氧化氢样品会形成泡沫状也会带来干扰[5]。高氯酸是一种强酸，有强烈的腐蚀性、刺激性，是强氧化剂，与有机物、还原剂、易燃物等接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险，在室温下分解，加热则爆炸，所以在使用中要注意。

汞虽易挥发，但在密封较好的情况下，放置一两天测定值差距不大。消煮的时间长短、温度的高低影响汞的测定值。通过实验结果选择前处理条件是：消煮温度150 ℃、消煮时间3 h、混合酸为硝酸加高氯酸。

参考文献：

[1]林 凯，姜 杰，黎雪慧，等.水产品中不同形态汞的高效液相色谱-原子荧光光谱分析研究[J].中国食品卫生杂志，2014（1）：58-62.

[2]樊 祥，张润何，刘 博，等.高效液相色谱-原子荧光光谱法测定水产品中不同形态汞含量[J].食品安全质量检测学报，2017（1）：76-81.

[3]刘 奇，柯长亮，陈洁文，等.水产品中甲基汞测定方法的优化[J].食品工业科技，2016（3）：299-302.

[4]叶红梅，张 玲，易 伟，等.用不同前处理方法消解水产品测定总汞的实验研究[J].河北渔业，农业部渔业环境及水产品测定测试中心，2013（6）：18-19.

[5]李 杰，周林平.不同消解方法对氢化物—冷原子吸收法测定鱼样中总汞的影响[J].微量元素与健康研究，2007（3）：42-44.

基金项目：2016年南宁市科学研究与技术开发计划项目（编号：20163014）；2016年广西科学研究与技术开发计划项目（编号：桂科AA16380009）；2015年南宁市西乡塘区科技局科学研究与技术开发计划项目（编号：2015305）；2015年南宁市西乡塘区科技局科学研究与技术开发计划项目（编号：2015306）。

作者简介：农海兰（1982-），女，硕士；专业方向为农产品食品技术研究。

通讯作者：梁 俊（1976-），男，博士；专业方向为农产品与食品技术研发。

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