眾所周知，砷被認為是一種致癌物，廣泛存在于自然界中，長期接觸會對人體造成危害。砷的毒性與其化學形態(tài)有關(guān)，不同價態(tài)、不同形態(tài)的砷其毒性差異很大。一般來說，無機砷的毒性遠遠大于有機砷。
本文參考國家衛(wèi)生和計劃生育委員會發(fā)布的《GB 5009.11-2014 食品中無機砷的測定》，通過HPLC-ICPMS聯(lián)用，采用Hamilton PRP-X-100（250×4.1mm）陰離子色譜柱，用15mmol/L磷酸二氫銨及25mmol/L磷酸二氫銨（pH=8.0）作淋洗液，用梯度洗脫的方式測定了河水樣品中的五種砷形態(tài)，且加標回收率良好，結(jié)果表明，該方法能夠快速準確地進行水質(zhì)樣品中的砷形態(tài)的分析。
1.儀器簡介
HPLC-310E是天瑞儀器自主研發(fā)的新一代液相色譜儀，該設(shè)備采用微處理器智能控制往復式雙栓塞并聯(lián)泵，具有工作耐壓值高、穩(wěn)定可靠、操作方便等特點。可實現(xiàn)等度洗脫和梯度洗脫兩種方式，且具有較高的靈敏度、分離度和可靠性。
ICP-MS 2000E采用進口射頻電源，保證儀器可多種模式穩(wěn)定運行，同時利用先進的等離子體屏蔽技術(shù)，極大的提高了儀器的靈敏度。該設(shè)備具有檢出限低、靈敏度高、分析速度快、維護方便、高耐鹽性及高性價比等特點。
HPLC-ICPMS聯(lián)用儀采用一鍵式數(shù)據(jù)采集、精準式譜圖定位及強大的軟件譜圖處理功能，可滿足不同的形態(tài)測試需求（如圖1）。
圖1.HPLC-ICPMS聯(lián)用測砷形態(tài)的分析儀
2.測試原理
樣品溶液經(jīng)過前處理，由HPLC進樣口進樣，經(jīng)色譜柱分離，通過霧化器霧化后送入高溫等離子體中，干燥、原子化、電離，元素離子經(jīng)接口室進入質(zhì)譜儀，通過離子透鏡系統(tǒng)、質(zhì)量分析器及檢測器，檢測器對相應元素離子做出響應（每秒離子計數(shù)cps（counts
per second），經(jīng)軟件處理，響應強度和時間組成的峰面積與相應組分離子濃度成正比關(guān)系進行定性定量分析。
3.實驗部分
3.1實驗設(shè)備及試劑
液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀（江蘇天瑞儀器股份有限公司）；
電子天平（BSA224S，賽多利斯）；
色譜柱（Hamilton PRP-X100，4.1×250mm，10μm）；
超純水系統(tǒng)（Millipore，電阻率為18.2MΩ·cm）；
氨水（優(yōu)級純，上海晶純試劑有限公司）；
磷酸二氫銨（優(yōu)級純，國藥集團化學試劑有限公司）；
乙二胺四乙酸二鈉（優(yōu)級純，阿拉丁化學試劑）
5種砷形態(tài)標準溶液（亞砷酸根（GBW08666）、砷酸根（GBW08667）、砷膽堿（GBW08671）、一甲基砷（GBW08668）、二甲基砷（GBW08669），中國計量科學院）；
超聲波（KH-500E,昆山禾創(chuàng)）。
3.2樣品前處理
河水樣品經(jīng)0.45μm的水系濾膜直接過濾。
3.3流動相及砷形態(tài)標準溶液配制
15mmol/L
NH4H2PO4溶液：準確稱取1.726g磷酸二氫銨，溶于1000 mL超純水中，經(jīng)0.45μm的水系濾膜過濾后，于超聲水浴中超聲脫氣30min。
25mmol/L
NH4H2PO4溶液：準確稱取2.876g磷酸二氫銨，溶于1000 mL超純水中，用氨水調(diào)節(jié)PH至8.0，經(jīng)0.45μm的水系濾膜過濾后，于超聲水浴中超聲脫氣30min。
20mmol/L
EDTA-2Na溶液：準確稱取0.745g乙二胺四乙酸二鈉，加入少量超純水，于150℃的電熱板上加熱至乙二胺四乙酸二鈉完全溶解，冷卻后定容至100 mL的容量瓶中以待備用。
砷形態(tài)標準溶液：
5種砷標準溶液采用20mmol/L EDTA-2Na按照梯度濃度的方式依次被稀釋為0.5μg/L、1.0μg/L、2.0μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L、20.0μg/L 混合標準溶液，同時配制五種砷形態(tài)的5μg/L的單標溶液以此來判別每種砷形態(tài)出峰時間。
3.4實驗條件
3.4.1色譜條件
色譜條件詳見表1和表2。
表1. HPLC分析條件
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參數(shù)
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參數(shù)設(shè)定
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色譜柱
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Hamilton PRP-X100，10μm，250×4.1mm。
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流動相
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A-15mmol/L
NH4H2PO4；B-25mmol/L
NH4H2PO4（pH=8.0）。
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流 速
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A-1.0mL/min；B-1.5mL/min。
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柱 溫
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25℃
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進樣量
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100μL
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洗脫程序
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梯度洗脫
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表2. 梯度洗脫條件
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時間
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流動相A
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流動相B
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流 速
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0min
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100%
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0%
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1.0mL/min
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5min
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100%
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0%
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1.0mL/min
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5.01min
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0%
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100%
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1.5mL/min
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12min
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0%
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100%
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1.5mL/min
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12.01min
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100%
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0%
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1.0mL/min
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3.4.2質(zhì)譜條件
ICP-MS分析條件見表3。
表3.
ICP-MS分析條件
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參數(shù)
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參數(shù)設(shè)定
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參數(shù)
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參數(shù)設(shè)定
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功 率
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1300W
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等離子氣
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13L/min
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輔助氣
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1.06L/min
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載 氣
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1.2L/min
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采樣深度
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16
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分析模式
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標準模式
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3.5實驗結(jié)果
3.5.1色譜分離圖
按表2的洗脫條件，進樣20.0μg/L砷形態(tài)混合標準溶液，得到五種砷分離色譜圖，如圖2。AsC、As3+、DMA、MMA、As5+相對保留時間分別為120s、155s、247s、329s、583s，總分離時間約為600s。
圖2. 5種砷形態(tài)的混合標準溶液色譜圖
3.5.2標準曲線
按照混合標準溶液濃度0.5μg/L、1.0μg/L、2.0μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L、20.0μg/L進樣得到色譜圖，計算其峰面積，以濃度和峰面積繪制標準曲線，線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，結(jié)果詳見圖3-1~3-5。
圖3-3.DMA標準曲線 圖3-4.MMA標準曲線
3.5.3 檢出限
圖4為5.0μg/L混和標準溶液色譜圖，以各形態(tài)峰附近基線處的3倍信噪比（S/N)峰高對應的濃度作為檢出限，AsC、As3+、DMA、MMA、As5+分別為0.078μg/L、0.10μg/L、0.11μg/L、0.13μg/L、0.16μg/L。
圖4. 5.0μg/L五種砷形態(tài)的混合標準溶液色譜圖
3.5.4 測試結(jié)果
河水樣品及加標1μg/L的測試結(jié)果詳見表4，樣品及加標后砷形態(tài)疊加譜圖如圖5所示。
表4 樣品中各砷形態(tài)的測試結(jié)果
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組分名稱
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測定結(jié)果
（μg/L）
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加標后濃度
（μg/L）
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加標回收率
（%)
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砷膽堿（AsC）
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ND
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0.878
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87.8
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亞砷酸根(As3+）
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0.713
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1.783
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107.0
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二甲基砷（DMA）
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ND
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1.127
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112.7
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一甲基砷（MMA）
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ND
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0.934
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93.4
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砷酸根（As5+)
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5.997
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7.021
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102.4
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圖5. 河水樣及河水樣加標1.0μg/L色譜圖
4. 結(jié)論
利用LC-ICPMS聯(lián)用測試河水樣品中的五種砷形態(tài)，測試結(jié)果表明，該方法檢出限低、線性相關(guān)系數(shù)均在0.999以上，樣品加標回收率在87.8%-112.7%之間；同時五種砷形態(tài)能夠在600s內(nèi)完成分析，且分離度較好，此方法可滿足水質(zhì)樣品中砷的形態(tài)分析。
5.參考文獻
[1] 國家衛(wèi)生和計劃生育委員會發(fā)布 GB 5009.11-2014食品安全國家標準 食品中無機砷的測定 液相色譜-原子熒光光譜法，2015。
