基于微波消解-氢化物原子荧光光谱法测定海产品中痕量汞

张育源

中国冶金地质总局山东局集团测试有限公司，山东济南 250000

摘要：摘要：汞是一种剧毒的重金属元素，在水生生态系统中易通过食物链富集，威胁人体健康。因此，发展一种高效、灵敏、适用于复杂基体的测汞方法具有重要意义。本文探讨了一种基于微波消解-氢化物原子荧光光谱法，测定海产品中痕量汞的分析方法。采取优化微波消解条件、载流...

关键词：

微波消解-氢化物原子；荧光光谱法；海产品；痕量汞

出处：

《信息技术时代》2025年1期

DOI：
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
专辑：
科学Ⅰ辑;信息科技
专题：
信息、科学;综合科技
分类号：
G90;N92

摘要：汞是一种剧毒的重金属元素，在水生生态系统中易通过食物链富集，威胁人体健康。因此，发展一种高效、灵敏、适用于复杂基体的测汞方法具有重要意义。本文探讨了一种基于微波消解-氢化物原子荧光光谱法，测定海产品中痕量汞的分析方法。采取优化微波消解条件、载流选择、还原剂浓度以及标准曲线制备等关键参数，实现海产品中汞的高灵敏度和高准确度测定。本法具有简便、灵敏、准确的优点，适合海产品中痕量汞的测定。

关键词：微波消解-氢化物原子；荧光光谱法；海产品；痕量汞

0 引言

汞是一种剧毒性重金属元素，具有不可逆生物毒性，对人体神经系统、免疫系统及肾脏造成严重损害。沿海地区海洋生态系统中汞含量不断增加，水产品是食物链重要一环，汞的富集效应逐渐增高。汞的检测方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法以及氢化物原子荧光光谱法等。其中，氢化物原子荧光光谱法因灵敏度高、检测限低、分析速度快，在食品重金属检测中逐渐占据主导地位。

1 微波消解-氢化物原子荧光光谱法原理

微波消解-氢化物原子荧光光谱法基本原理是，样品经过微波消解后，在酸性介质中，汞被硼氢化钾还原为原子态汞蒸汽，随后由氩气作为载气，将汞蒸汽输送至原子化器。汞原子受汞空心阴极灯发出特定波长辐射后，从基态跃迁至激发态，随后释放荧光并回到较低能态。荧光信号强度与汞浓度成线性关系，通过标准曲线实现定量测定。该方法中微波消解技术，确保样品完全分解，减少传统方法中因未完全消化导致测定误差，同时避免汞的挥发损失，保障了结果准确性。

2 材料与方法

2.1 仪器与试剂

微波消解仪、非色散原子荧光光度计、汞空心阴极灯；纯硝酸、盐酸、硼氢化钾、硼氢化钾、10%硝酸溶液及国家标准汞溶液

2.2 仪器条件

实验设置汞灯电流为30 mA，负高压为300 V，确保激发源具有足够能量，从而获得较强荧光信号。此外，载气流速设定为400 mL/min，保障汞蒸汽迅速、稳定进入原子化器，降低背景干扰，提升测定准确性。采用5%的盐酸作为载流液。实验读数方式为峰面积测定，读数时间设定为10秒，延时时间为3秒，确保完全捕获荧光信号，同时降低环境因素随机干扰。

2.3 样品处理

将海产品样品充分粉碎，称取质量为0.2–0.5 g的样品，加入6 mL优级纯硝酸作为消解试剂，通过分步升温消解使样品完全分解。微波消解采用分阶段程序，包括60℃、100℃、140℃、180℃、200℃五个升温步骤。完成消解后，冷却至室温，将消解液转移至定容器中，并用超纯水定容至25 mL，确保溶液体积的准确性。

2.4 标准曲线

采用国家标准汞溶液（GBW080124），逐级稀释制备0至10 μg/L范围内的标准系列溶液，并通过线性回归绘制标准曲线。

3 结果与讨论

3.1 消解罐的影响

聚四氟乙烯（PTFE）消解罐因渗透性较高，容易吸附杂质，简单浸泡处理难以完全去除残留的汞及其他干扰物。实验显示，仅使用20%的硝酸浸泡后，PTFE罐内壁仍会留有显著干扰物质，需要进一步采用高温（170℃）干燥箱处理8小时以上才能有效降低空白值。相比之下，改性聚四氟乙烯（TFM）消解罐在高温高压条件下，表现出更小变形性和渗透性，内部结构稳定性优于普通PTFE罐。TFM罐仅需经过简单的20%硝酸浸泡处理，即可显著降低空白值，满足实验要求。

3.2 微波消解条件

微波消解过程涉及温度、压力和时间等多个变量，温度过低易导致样品消解不完全，残留有机物干扰后续测定；温度过高可能加速酸的挥发，引发消解罐内部压力升高，存在安全隐患。为了在保证安全的同时实现样品的完全消解，实验设计了五个分阶段的程序。起始阶段以较低温度和压力缓慢升温，使样品初步反应，避免剧烈反应导致体系失控。随后逐步提高温度至最终设定值，确保样品中复杂基体完全被分解，释放目标元素汞。

3.3 溶液定容方法选择

在电热板上挥发处理，随着温度升高，氮氧化物去除效果逐步改善，但在140℃或更高温度下，汞会发生损失，进而影响检测结果准确性。在60℃~120℃之间，挥发处理的效果较为理想，其中以100℃条件下实验结果表现最为优异，既能有效去除氮氧化物，又不会造成汞的流失。为提升实验效率和测定稳定性，采用100℃电热板挥发氮氧化物是最佳选择。

3.4 硼氢化钾浓度

硼氢化钾作为还原剂，浓度对汞荧光信号有直接影响，实验结果如表3所示。

表3 硼氢化钾浓度对原子荧光强度的影响

浓度（%）	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0
荧光强度	2034.2	2006.3	1911.7	1543.6	1428.9

3.5 标准曲线与检出限

实验结果表明，在汞浓度范围为0~10 μg/L时，其荧光强度与浓度呈现良好的线性关系。线性回归方程为 y=923.4x+5.9，相关系数r>0.999，表明拟合度极高，计算得出汞的检出限为0.014 μg/L。从数据分析可见，荧光强度随浓度增加而迅速上升，尤其在低浓度区域（0.1~2 μg/L）变化较为显著，体现出该方法在低浓度测定中的高度灵敏特性。

3.6 准确度与精密度

为了验证方法准确度与精密度，采用紫菜（GBW10023，汞含量0.016±0.004 mg/kg）和黄鱼（GBW08573，汞含量0.169±0.018 mg/kg）成分分析标准物质测定。实验结果显示，紫菜测定值为0.0175 mg/kg，黄鱼的测定值为0.185 mg/kg，均在参考值的允许范围内，结果符合标准要求，具体如表2所示。

表2 紫菜、黄鱼的准确度及精密度试验

样品	实验结果（mg/kg）						平均值（mg/kg）	参考值（mg/kg）	RSD（%）
紫菜	0.017	0.018	0.017	0.019	0.018	0.016	0.0175	0.016±0.004	8.9
黄鱼	0.183	0.186	0.184	0.186	0.185	0.187	0.185	0.169±0.018	1.8