一种环境水体中不同价态锑的检测方法与流程

本发明涉及一种锑的检测方法，特别是涉及一种环境水体中不同价态锑的检测方法。

背景技术：

锑是一种全球分布的金属元素，在元素周期表中属于与砷同族的第15族元素，锑是一种具有重要战略意义的金属元素，在现代工业中起到了不可替代的作用，主要用途为使用于制作铅蓄电池，含溴或含氯阻燃剂，半导体，陶瓷，子弹，其有机化合物也被用作农药或药物中。工业革命后现代工业对于锑元素的需求急剧增加，因此在矿产开采、工业生产和使用过程中的锑污染也呈现越来越严重的趋势。由于锑广泛的存在性和潜在的致癌性，其在最近几十年引起了广泛的关注。锑作为地壳中的天然成分，全球土壤中平均含量约为1mg/kg，而在中国，这一含量为1.34mg/kg，在天然的环境水体中，据相关资料分析得出其浓度在μg/l的级别。在一些sb人为干扰较为严重的污染区域，环境介质中的锑含量较自然水体和土壤高出多个数量级，如在湖南锡矿山区域检测到水体中sb的浓度可达到29423μg/l，同样在该区域土壤中检测出的sb的浓度高达5045mg/kg。虽然sb近些年收到的关注较多，但是相对于同族元素as来说，对sb的研究还相对滞后。

锑对于人体来说是一种非必需元素，可对机体造成损伤，并被认为是一种疑致癌的物质，过量的锑可能会肝脏、皮肤和呼吸系统的疾病，锑可通过生物富集作用存在于生物机体中，环境中的锑主要以sb(v)和sb(ⅲ)的形式存在，其对于生物机体的生理毒性也有所差异，具体表现为：sb(ⅲ)>sb(ⅴ)，其中sb(ⅲ)易于通过红细胞的细胞膜而表现出高度亲和性，并且sb(ⅲ)可以阻碍细胞内dna的修复，其生物毒性约为sb(ⅴ)的十倍。因此sb被usepa和欧盟列为优先控制污染物，同时也被巴塞尔公约列为危险废物。因此有关政府和机构对于水体中sb的含量有很多规定，who规定在饮用水中sb的含量不得超过20μg/l，而在中国制定的标准中，地表水和饮用水中sb不得超过5μg/l，而美国加州规定公众饮用水的公众目标为20μg/l。在德国规定人体每天sb的吸入量不得超过23μg/d。

锑由于其广泛使用和毒性效应已引起了学者和公众的广泛关注，水体是人群吸收累积锑的重要途径，考虑到sb(v)和sb(ⅲ)之间生理毒性和环境学行为存在的巨大差异，因此有必要对环境水体中的锑的价态分析展开研究，但是目前环境水体的锑的检测方法主要集中于其总量的研究，关于水体中不同价态sb的检测方法则很少见，且已有的方法操作步骤较为复杂，不利于实验室中sb浓度的检测，且无法保证检测前锑的形态保持稳定。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对环境水体中不同价态锑的不稳定性和环境含量低的特点，开发出一种能保持水中价态稳定的检出限低、回收率高，重现效果好的测定方法，实现对环境水体中sb(v)和sb(ⅲ)准确测定。

本发明利用酒石酸铵前处理，高效阴离子色谱柱分离-氢化物发生-原子荧光法(hplc-hg-afs)建立检出限低、回收率高、重现效果稳定、简便易行的检测环境水体中sb(v)和sb(ⅲ)的检测方法，可维持水样品中锑的价态稳定，可以有效规避环境水体样品在检测前的转化变性，并可以弥补环境水体中不同价态锑检测方法的缺失。

一种环境水体中不同价态锑的检测方法，包括如下步骤：

(1)样品采集和前处理：采集环境水体样品，用酒石酸铵溶液定容，过滤，滤液待测；

(2)采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光法建立不同梯度浓度的标准曲线；

(3)加标回收率的测定；

(4)采用步骤(1)的方法对样品进行采集和前处理，并采用步骤(2)的方法对采集的所述环境水体样品中的sb(v)和sb(ⅲ)进行检测。

本发明所述的环境水体中不同价态锑的检测方法，其中，所述酒石酸铵溶液的浓度为0.2mol/l。

本发明所述的环境水体中不同价态锑的检测方法，其中，所述环境水体样品为100ml，用0.2mol/l的酒石酸铵溶液定容至200ml，并使用0.22μm的滤膜过滤，滤液待测。

本发明所述的环境水体中不同价态锑的检测方法，其中，在步骤(2)中还包括标准溶液的配制：分别称取一定量的六羟基锑酸钾(ksb(oh)6)和酒石酸锑钾(c8h4k2o12sb2)，配制成sb(v)和sb(ⅲ)的1000mg/l母液，用超纯水稀释sb(v)的母液制成10mg/l标准溶液，用0.2mol/l的酒石酸铵稀释sb(ⅲ)的母液制成10mg/l的标准溶液，再分别制成sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液，浓度分别包括：0μg/l，1μg/l，2.5μg/l，5μg/l，10μg/l，20μg/l，40μg/l，100μg/l。

本发明所述的环境水体中不同价态锑的检测方法，其中，步骤(2)高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光法中用于分离水体中的色谱柱为阴离子分离柱prp-x100，250mm×4.1mm，10μm，流动相为0.2mol/l的酒石酸铵溶液，过0.22μm尼龙滤膜后调整ph值为5，流速设定为1.0ml/min，每次水样的进样量为200μl，高纯氩气的压力设置为2068.4pa。

本发明所述的环境水体中不同价态锑的检测方法，其中，步骤(2)高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光法中，不同价态锑的检测使用原子荧光分光光度计psa-10.055测定，称取4g的naoh溶液溶解，再加入8g的nabh4，超纯水定容至1l作为还原剂，另外用浓盐酸、ki和硫脲配制含有3％ki+1％硫脲的1.8mol/l的hcl溶液作为试剂空白，其中，试剂空白的流速设置为7.5ml/min，还原剂的流速为3.75ml/min，使用高性能sb空心阴极灯。

本发明所述的环境水体中不同价态锑的检测方法，其中，步骤(2)高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光法中，sb的检测使用sams软件进行，方法的检测时间设置为12min，获取值(gain)值设置为10，流动泵的转速都设置为75％，灯电流设置为主电流(primary)：17.5ma，增压电流(boost)：15ma，在检测过程中，sb(v)的出峰时间在3～4min，sb(ⅲ)的出峰时间在8～10min，绘制0μg/l，1μg/l，2.5μg/l，5μg/l，10μg/l，20μg/l，40μg/l，100μg/l的标准曲线，标准曲线的绘制使用samscalc软件进行，绘制的标准曲线的线性相关系数r须大于0.999，每次检测前仪器预热30min，每个样品检测完成后用流动相平衡色谱柱1min以恢复柱效。

本发明所述的环境水体中不同价态锑的检测方法，其中，在步骤(3)中，将采集的环境水体样品混匀后分成均匀的两份，通过添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的加标回收实验计算sb(v)和sb(ⅲ)的加标回收率：

对比以下两组试验：

(a)未添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的环境水体样品；

(b)添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的环境水体样品；

采用以上两种溶液作为待测样品，按照步骤(4)分别进行检测，检测得出的浓度为c0和c；

并按照以下公式计算加标回收率：

其中：

r-加标回收率，％；

c-添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的环境水体样品中sb(v)和sb(ⅲ)的含量，μg/l；

c0-未添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的环境水体样品中sb(v)和sb(ⅲ)的含量，μg/l；

计算得出sb(v)和sb(ⅲ)在水体环境样品中的加标回收率，采用同样的方法计算3次，取平均值得出最终的加标回收率，另外按照3倍信噪比(s/n)计算sb(v)和sb(ⅲ))的检出限。

本发明所述的环境水体中不同价态锑的检测方法，其中，步骤(4)中，如果环境水体样品的响应峰过高且超过了仪器的检测范围，则需要对环境水体样品进行稀释，样品浓度的测定利用samscalc软件进行。

本发明环境水体中不同价态锑的检测方法与现有技术不同之处在于：

本发明是在环境水样采集后添加酒石酸铵溶液，抑制sb(ⅲ)的氧化变价(图2和图3，表示的是酒石酸铵对于长时间防止的三价锑的氧化变性的抑制效果)；采用高效阴离子分离柱prp-x100和流动相体系酒石酸铵溶液对水样的不同价态的锑进行分离，具有较好的特异性和创新性；结合氢化物发生-原子荧光法对分离的锑进行检测，该方案灵敏度高，重现性好，可避免其他杂质离子的干扰，并具有较高的回收率。本发明设计合理，通过调节仪器参数和试剂浓度和流速，建立了环境水体中不同价态锑的检测方法，具有检测限低，简便易行的特点。

下面结合附图对本发明的环境水体中不同价态锑的检测方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明中100μg/l混合标准溶液的sb(v)和sb(ⅲ)色谱图(sb(v)出峰在前)；

图2为本发明中40μg/lsb(ⅲ)水样的放置48h后的色谱图；

图3为本发明中40μg/lsb(ⅲ)水样添加了酒石酸铵溶液后放置48h后的色谱图；

图4为本发明实施例2中水体样品1中sb(v)和sb(ⅲ)的浓度检测结果；

图5为本发明实施例3中水体样品2中sb(v)和sb(ⅲ)的浓度检测结果。

本发明所有附图中出现的英文的中英文对照如下：

time:时间；

signal：信号值；

chromatography:色谱图。

具体实施方式

实施例1

一种环境水体中不同价态锑的检测方法，包括如下步骤：

(1)样品采集和前处理：采集环境水体样品100ml，用0.2mol/l的酒石酸铵溶液定容至200ml，并使用0.22μm的滤膜过滤，滤液待测。

(2)采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光法建立不同梯度浓度的标准曲线；

标准溶液的配制：分别称取一定量的六羟基锑酸钾(ksb(oh)6)和酒石酸锑钾(c8h4k2o12sb2)，配制成sb(v)和sb(ⅲ)的1000mg/l母液，用超纯水稀释sb(v)的母液制成10mg/l标准溶液，用0.2mol/l的酒石酸铵稀释sb(ⅲ)的母液制成10mg/l的标准溶液，再分别制成sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液，浓度分别包括：0μg/l，1μg/l，2.5μg/l，5μg/l，10μg/l，20μg/l，40μg/l，100μg/l。其中，100μg/l混合标准溶液的sb(v)和sb(ⅲ)色谱图如图1所示(sb(v)出峰在前)。

用于分离水体中的色谱柱为阴离子分离柱prp-x100，250mm×4.1mm，10μm，流动相为0.2mol/l的酒石酸铵溶液，过0.22μm尼龙滤膜后调整ph值为5，流速设定为1.0ml/min，每次水样的进样量为200μl，高纯氩气的压力设置为2068.4pa。

不同价态锑的检测使用原子荧光分光光度计psa-10.055测定，称取4g的naoh溶液溶解，再加入8g的nabh4，超纯水定容至1l作为还原剂，另外用浓盐酸、ki和硫脲配制含有3％ki+1％硫脲的1.8mol/l的hcl溶液作为试剂空白，其中，试剂空白的流速设置为7.5ml/min，还原剂的流速为3.75ml/min，使用高性能sb空心阴极灯。

sb的检测使用sams软件进行，方法的检测时间设置为12min，获取值(gain)设置为10，流动泵的转速都设置为75％，灯电流设置为主电流(primary)：17.5ma，增压电流(boost)：15ma，在检测过程中，sb(v)的出峰时间在3～4min，sb(ⅲ)的出峰时间在8～10min，绘制0μg/l，1μg/l，2.5μg/l，5μg/l，10μg/l，20μg/l，40μg/l，100μg/l的标准曲线，标准曲线的绘制使用samscalc软件进行，绘制的标准曲线的线性相关系数r须大于0.999，每次检测前仪器预热30min，每个样品检测完成后用流动相平衡色谱柱1min以恢复柱效。

(3)加标回收率的测定；

将采集的环境水体样品混匀后分成均匀的两份，通过添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的加标回收实验计算sb(v)和sb(ⅲ)的加标回收率：

对比以下两组试验：

(a)未添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的环境水体样品；

(b)添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的环境水体样品；

采用以上两种溶液作为待测样品，按照步骤(4)分别进行检测，检测得出的浓度为c0和c；

并按照以下公式计算加标回收率：

其中：

r-加标回收率，％；

c-添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的环境水体样品中sb(v)和sb(ⅲ)的含量，μg/l；

c0-未添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液的环境水体样品中sb(v)和sb(ⅲ)的含量，μg/l；

计算得出sb(v)和sb(ⅲ)在水体环境样品中的加标回收率，采用同样的方法计算3次，取平均值得出最终的加标回收率，另外按照3倍信噪比(s/n)计算sb(v)和sb(ⅲ))的检出限。

(4)采用步骤(1)的方法对样品进行采集和前处理，并采用步骤(2)的方法对采集的环境水体样品中的sb(v)和sb(ⅲ)进行检测。

本发明中，如果环境水体样品的响应峰过高且超过了仪器的检测范围，则需要对环境水体样品进行稀释，样品浓度的测定利用samscalc软件进行。

实施例2

采集环境中的水体样品1，加入0.2mol/l的酒石酸铵溶液，并过0.22μm的滤膜(whatman，uk)待测。

分别称取一定量的六羟基锑酸钾(ksb(oh)6)和酒石酸锑钾(c8h4k2o12sb2)，配制成sb(v)和sb(ⅲ)的1000mg/l母液，再分别用超纯水和0.2mol的酒石酸铵溶液稀释制成10mg/l的母液，再分别制成sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准溶液：0μg/l，1μg/l，2.5μg/l，5μg/l，10μg/l，20μg/l，40μg/l，100μg/l。其中，100μg/l混合标准溶液的sb(v)和sb(ⅲ)色谱图如图1所示(sb(v)出峰在前)。

用于分离水体中的色谱柱为阴离子分离柱prp-x100(250mm×4.1mm，10μm)，流动相为0.2mol/l的酒石酸铵溶液(过0.22μm尼龙滤膜后调整ph值为5)，流速设定为1.0ml/min，每次水样的进样量为200μl，高纯氩气的压力设置为2068.4pa。

不同价态的sb使用原子荧光分光光度计测定(psa-10.055，millenniumexcalibursystem,unitedkingdom)，称取4g的naoh溶液溶解，再加入8g的nabh4，超纯水定容至1l作为还原剂，另外用浓盐酸、ki和硫脲配制含有3％ki+1％硫脲的hcl溶液(1.8mol/l)作为试剂空白。其中试剂空白的流速为7.5ml/min，还原剂的流速为3.75ml/min。使用高性能sb空心阴极灯(photron，victoria，australia)。

sb的检测使用sams软件进行，方法的检测时间设置为12min，gain值设置为10，流动泵的转速都设置为75％，灯电流设置为primary：17.5ma，boost：15ma。在检测过程中，sb(v)的出峰时间在3～4min之间，sb(ⅲ)的出峰时间在8～10min之间。绘制0μg/l，1μg/l，2.5μg/l，5μg/l，10μg/l，20μg/l，40μg/l，100μg/l的标准曲线，其中标准曲线的线性相关系数r须大于0.999，标准曲线的绘制使用samscalc软件进行。

采集环境的水体样品，混匀后分成均匀的两份，添加20μg/l的sb(v)和sb(ⅲ)的混合标准样品，按照以下公式计算sb(v)或sb(ⅲ)的回收率：

其中：r-回收率，％；

c-添加标准溶液的水样中sb(v)或sb(ⅲ)的含量，μg/l；

c0-未添加标准溶液的水样中sb(v)或sb(ⅲ)的含量，μg/l；

计算得出该方法对于环境样品中sb(v)和sb(ⅲ)的加标回收率，采用同样的方法计算3次，取平均值得出最终的加标回收率，为如表1所示，并具有较好的重现性。另外按照3倍信噪比(s/n)计算sb(v)和sb(ⅲ)的检出限。本方法的回收率和最低检出限如表1所示。

表1不同价态锑的检出限

利用步骤(4)的方法对采集的环境水样样品1进行检测，若环境样品产生的响应峰高于仪器的检测范围则用超纯水对水样进行稀释并重新测定，环境水样的测定同样使用samscalc软件进行定量计算。最终检测到sb(v)和sb(ⅲ)的浓度为12.70μg/l和22.63μg/l(图4)。分别在第2、3、5、10对相同的样品进行测量，其中sb(v)和sb(ⅲ)的浓度的相对标准偏差分别低于6和8％。

实施例3

采集环境中的水体样品2，采集地点与实施例2中的水体样品1不同，采用本发明的环境水体中不同价态锑的检测方法对其中的sb(v)和sb(ⅲ)浓度进行检测，具体检测方法同实施例2，最终检测结果为：水体样品2中sb(v)和sb(ⅲ)的浓度为258.38μg/l和未检出(图5)。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。