一种卷烟烟气砷形态的测定方法与流程

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种卷烟烟气中砷形态的测定方法及装置。

背景技术：

烟草中含有重金属，在卷烟抽吸过程中，重金属可通过主流烟气进入人体，对人体造成潜在的危害。著名的Hoffmann名单列的44种有害成分中，就包含了砷、砷、镉、汞、镍、铬等重金属元素。但是烟气中的重金属元素以各种不同的形态存在，不同形态的元素对人体健康的影响不同；只有定性和定量地测定重金属元素的不同存在形态，才能客观的了解其迁移和危害。重金属形态分析始于上世纪70年代；进入上世纪80年代后，材料科学和电子技术的快速发展大大促进了分析仪器技术的发展，从而促进了形态分析的快速发展。目前形态分析仍然是分析化学研究的热点和前沿课题。

鉴于卷烟烟气中的重金属形态分析对了解烟草中重金属对吸烟者的真正危害具有重要意义。本项发明紧扣目前我国吸烟与健康研究热点，公开了一种卷烟烟气中砷的形态分析方法。该方法用人工体液为提取液，结合卷烟烟气和人体作用的实际情况，把剑桥滤片捕集的烟气砷划分为：“有效态”、“缓效态”和“残渣态”，该形态划分与传统的Tessier连续提取法和BCR 连续提取法相比大大简化了操作，并能更真实的模拟卷烟烟气和人体的实际作用情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种卷烟烟气砷形态的测定方法。

本发明的目的是这样实现的，采用滤片捕集样品，加入提取剂分级提取不同形态的砷，再用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定烟气中不同形态砷元素的含量。

模拟烟气和人体的实际作用情况，将烟气砷不同形态划分为有效态砷、缓效态砷和残渣态砷。

所述的一种卷烟烟气砷形态的测定方法，包括以下步骤：

A、卷烟烟气捕集：卷烟样品在(22±1) ℃、相对湿度(60±2)%条件下平衡48 h，挑选平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa的烟支作为测试样品。采用SM450型20孔道直线型吸烟机参照GB/T5606.1-2004、GB/T19609-2004的规定，用滤片捕集5支烟的主流烟气总粒相物。

B、有效态砷的提取：在捕集了烟气总粒相物的剑桥滤片中加入20 mL的人工体液，超声提取40 min；过滤出提取液，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，加热蒸发到5 mL左右并准确定容到5 mL，供电感耦合等离子体质谱分析用。

C、缓效态砷的提取：在提取有效态后的剑桥滤片放入旋盖烧瓶中。再往瓶中加入20 mL的人工体液，旋紧瓶盖，在30 r/min条件下震荡萃取2周，过滤出提取液，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，加热蒸发到5 mL左右并准确定容到5 mL，供电感耦合等离子体质谱分析用。

D、残渣态砷的提取：将提取缓效态后的剑桥滤片放入锥形瓶中，加入10 mL的水、2 mL的浓硝酸、以及2 mL的过氧化氢，在电热板上加热消解20 min，消解液过滤并在电热板上加热蒸发到近干。再往瓶中加入4.5 mL 5%的硝酸溶解残渣，并准确定容到5 mL，供电感耦合等离子体质谱分析用。

E：空白实验：上述B、C和D步提取均进行相应空白试验。

F：电感耦合等离子体质谱仪分析：分别将步骤B、C、D、E步骤中的样品溶液进行电感耦合等离子体质谱仪分析，采用内标法进行定量，获得样品溶液中不同形态砷元素的含量。

本发明模拟烟气和人体的实际作用情况，创造性的用人工体液提取，把烟气砷分为：“有效态”、“缓效态”和“残渣态”，采用人工体液提取，更能更真实的模拟烟气砷和人体的实际作用情况，得到的分析结果更客观。并且该形态划分和传统的“Tessier连续提取法“和“BCR 连续提取法”相比操作大大简化，为卷烟烟气中砷的形态合理测定提供了简便、快速的方法。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的一种卷烟烟气砷形态的测定方法，采用滤片捕集样品，加入提取剂分级提取不同形态的砷，再用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定烟气中不同形态砷元素的含量。

模拟烟气和人体的实际作用情况，将烟气砷不同形态划分为有效态砷、缓效态砷和残渣态砷。

本发明所述的一种卷烟烟气砷形态的测定方法，具体包括以下步骤：

A、卷烟烟气捕集：卷烟样品在(22±1) ℃、相对湿度(60±2)%条件下平衡48 h，挑选平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa的烟支作为测试样品。采用SM450型20孔道直线型吸烟机参照GB/T5606.1-2004、GB/T19609-2004的规定，用滤片捕集5支烟的主流烟气总粒相物。

B、有效态砷的提取：在捕集了烟气总粒相物的剑桥滤片中加入20 mL的人工体液，超声提取40 min；过滤出提取液，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，加热蒸发到5 mL左右并准确定容到5 mL，供电感耦合等离子体质谱分析用。

C、缓效态砷的提取：在提取有效态后的剑桥滤片放入旋盖烧瓶中。再往瓶中加入20 mL的人工体液，旋紧瓶盖，在30 r/min条件下震荡萃取2周，过滤出提取液，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，加热蒸发到5 mL左右并准确定容到5 mL，供电感耦合等离子体质谱分析用。

D、残渣态砷的提取：将提取缓效态后的剑桥滤片放入锥形瓶中，加入10 mL的水、2 mL的浓硝酸、以及2 mL的过氧化氢，在电热板上加热消解20 min，消解液过滤并在电热板上加热蒸发到近干。再往瓶中加入4.5 mL 5%的硝酸溶解残渣，并准确定容到5 mL，供电感耦合等离子体质谱分析用。

E：空白实验：上述B、C和D步提取均进行相应空白试验。

F：电感耦合等离子体质谱仪分析：分别将步骤B、C、D、E步骤中的样品溶液进行电感耦合等离子体质谱仪分析，采用内标法进行定量，获得样品溶液中不同形态砷元素的含量。

所述A步骤中的滤片为44 mm剑桥滤片中的一种。

所述B和C步骤中的人工体液，模拟人体正常体液配置，含 Na⁺、Cl^- 和HCO3^2-、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO4^2-、HPO4^2- 等无机离子，以及葡萄糖；氨基酸、核苷酸、蛋白质、多糖等有机物；pH值在7.3-7.5之间。

所述B步骤的过滤为经0.25μm微孔滤膜过滤。

所述F步骤中的电感耦合等离子体质谱分析，采用HP4500（PLUS）型电感耦合等离子体质谱仪(美国惠普公司)，优化后的工作参数为：采用内标法进行定量，内标物选用Sc、Y、Bi和In，将内标元素混合液加入到每个样品中，然后用ICP-MS进行分析。仪器RF功率：1400W；采样深度：7 mm；等离子体气流：Ar，15 L/min；载气：Ar，1.2 L/min；辅助气：Ar，1.0 L/min；雾化室温度：2 ℃；积分时间：0.05 s；进样速度：0.4 mL/min。

实施例1

所用卷烟为参比烟3R4F，取卷烟样品各1条，在GB/T 16447规定的条件下进行平衡，挑选平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa的卷烟为样品卷烟，在YC/T 29 规定的条件下采用SM450型20孔道直线型吸烟机，用44 mm剑桥滤片收集5支卷烟的总粒相物。吸毕，取出滤片放入25 mL的三角瓶中；加入 10 mL的人工体液，超声提取 40 min，提取液用0.25μm的微孔滤膜过滤，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，并加热蒸发到略少于5 mL，用5%的硝酸准确定容到5 mL，用电感耦合等离子体质谱分析并扣除相应试剂空白，可得有效态的砷，其含量为3.28 ng/支。

把提取有效态砷后的剑桥滤片放入旋盖烧瓶中。再往瓶中加入20 mL的人工体液，旋紧瓶盖，在30 r/min条件下震荡萃取2周，过滤出提取液，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，加热蒸发到5 mL左右并准确定容到5 mL，用电感耦合等离子体质谱分析并扣除相应试剂空白，可得缓效态的砷，其含量为6.47 ng/支。

将提取缓效态后的剑桥滤片放入锥形瓶中，加入10 mL的水、2 mL的浓硝酸、以及2 mL的过氧化氢，在电热板上加热消解20 min，消解液过滤并在电热板上加热蒸发到近干。再往瓶中加入4.5 mL 5%的硝酸溶解残渣，并准确定容到5 mL，用电感耦合等离子体质谱分析，可得残渣态的砷，其含量为11.2 ng/支。

进行了精密度实验，结果表明对样品进行7次平行实验，结果的相对标准偏差在3.4%-4.5 %之间，测定方法具有良好的精密度。

实施例2

所用卷烟为烤烟型卷烟，取卷烟样品各1条，在GB/T 16447规定的条件下进行平衡，挑选平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa的卷烟为样品卷烟，在YC/T 29 规定的条件下采用SM450型20孔道直线型吸烟机，用44 mm剑桥滤片收集2支卷烟的总粒相物。吸毕，取出滤片放入25 mL的三角瓶中；加入 10 mL的人工体液，超声提取 40 min，提取液用0.25μm的微孔滤膜过滤，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，并加热蒸发到略少于5 mL，用5%的硝酸准确定容到5 mL，用电感耦合等离子体质谱分析并扣除相应试剂空白，可得有效态的砷，其含量为7.5 ng/支。

把提取有效态砷后的剑桥滤片放入旋盖烧瓶中。再往瓶中加入20 mL的人工体液，旋紧瓶盖，在30 r/min条件下震荡萃取2周，过滤出提取液，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，加热蒸发到5 mL左右并准确定容到5 mL，用电感耦合等离子体质谱分析并扣除相应试剂空白，可得缓效态的砷，其含量为12.4 ng/支。

将提取缓效态后的剑桥滤片放入锥形瓶中，加入10 mL的水、2 mL的浓硝酸、以及2 mL的过氧化氢，在电热板上加热消解20 min，消解液过滤并在电热板上加热蒸发到近干。再往瓶中加入4.5 mL 5%的硝酸溶解残渣，并准确定容到5 mL，用电感耦合等离子体质谱分析，可得残渣态的砷，其含量为20.2 ng/支。

进行了精密度实验，结果表明对样品进行7次平行实验，结果的相对标准偏差在3.3 %-4.6 %之间，测定方法具有良好的精密度。

实施例3

所用卷烟为雪茄烟，取卷烟样品各1盒，在GB/T 16447规定的条件下进行平衡，挑选平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa的卷烟为样品卷烟，在YC/T 29 规定的条件下采用SM450型20孔道直线型吸烟机，用44 mm剑桥滤片收集1支卷烟的总粒相物。吸毕，取出滤片放入25 mL的三角瓶中；加入 10 mL的人工体液，超声提取 40 min，提取液用0.25μm的微孔滤膜过滤，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，并加热蒸发到略少于5 mL，用5%的硝酸准确定容到5 mL，用电感耦合等离子体质谱分析并扣除相应试剂空白，可得有效态的砷，其含量为5.21 ng/支。

把提取有效态砷后的剑桥滤片放入旋盖烧瓶中。再往瓶中加入20 mL的人工体液，旋紧瓶盖，在30 r/min条件下震荡萃取2周，过滤出提取液，在提取液中加入5 mL 5%的硝酸，加热蒸发到5 mL左右并准确定容到5 mL，用电感耦合等离子体质谱分析并扣除相应试剂空白，可得缓效态的砷，其含量为9.57 ng/支。

将提取缓效态后的剑桥滤片放入锥形瓶中，加入10 mL的水、2 mL的浓硝酸、以及2 mL的过氧化氢，在电热板上加热消解20 min，消解液过滤并在电热板上加热蒸发到近干。再往瓶中加入4.5 mL 5%的硝酸溶解残渣，并准确定容到5 mL，用电感耦合等离子体质谱分析，可得残渣态的砷，其含量为16.4 ng/支。

进行了精密度实验，结果表明对样品进行7次平行实验，结果的相对标准偏差在3.4 %-4.8 %之间，测定方法具有良好的精密度。