《武汉工程大学学报》 2013年10期
28-31
出版日期：2013-11-10
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
中药材汞含量的光谱法测定
0引言 黄连为毛莨科植物黄连的干燥根茎，具有清热燥湿，泻火解毒等功用.苍术为菊科苍术属植物，具有燥湿健脾，祛风散寒，明目等功用.菊花为菊科草本植物的干燥头状花序，是中国常见中药，具有清热，明目，解毒的功效.但是由于各地的栽培土壤中不含或含有不同质量浓度的汞，中药材植物在含有汞的土壤中生长，生长过程中可能会吸收土壤中的汞.从而在含汞高的土壤中生长的中药材通常会含有有机汞（如甲基汞、乙基汞、苯基汞等）.众所周知，汞是对人体有害的元素.摄入过量的汞可引起慢性汞中毒或急性汞中毒.慢性汞中毒能使汞被血液吸收并到达大脑，严重损伤中枢神经系统.急性汞中毒会危害呼吸系统，消化系统和泌尿系统.无机汞的中毒是可逆的，危害较轻.但是有机汞会严重损害中枢神经系统\[1\].故国家在GAP认证的过程中，对中药材汞的含量进行了限量控制.本实验采用冷原子吸收法对上述药材的汞质量浓度进行了测定，并建立了中药材汞质量浓度的分析方法.这对于控制中药质量和鉴别种植土壤有重要意义.使用水银发生器\|原子吸收分光光度计，65%HNO3\|70%HClO4(9∶1)冷浸过夜，加热消化，20%氢氧化钠中和酸等反应对样品消化处理方法进行了改进.实验结果证明此方法实用可靠，重现性好.1仪器与试剂及药品1.1仪器与参数 AA6300C原子吸收分光光度计（日本岛津）；MVU\|1A 水银发生器（日本岛津）；Wizzaard 工作站（日本岛津）；汞空心阴极灯，特制石英管；检测波长253.62 nm；原子器位置为22 mm，气体流速4.5 L/min. 1.2药品与试剂 黄连（批号20120517）、苍术（批号20120625）、菊花（批号20120913），由九州通医药集团提供；SnCl2·2H2O（分析纯，天津市百世化工有限公司）；HClO4、K2Cr2O7、HNO3、NaOH、H2SO4均为分析纯；H2O为去离子水；1.00 mg/mL Hg标准溶液（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院，批号：11081732）.2方法与结果2.1分析过程 实验利用SnCl2和Hg2+反应成单质Hg，单质Hg不溶于水，在空气的带动下进入导管，再到石英管，被原子吸收分光光度计检测.在反应容器中加入175 mL的纯化水，加20 mL的SnCl2，搅拌，再加10 mL的样品溶液，立即盖上橡皮塞.实验工作装置如图1所示.图1水银发生器\|冷原子吸收工作装置Fig.1Mercury vaporizer unit\|cold atom absorption working device观察软件记录的汞吸收曲线，当吸收曲线达到最大值（峰的斜率为0），开始采集，采集时间为10 s，采集的数据为峰值10 s后的值.汞溶出的曲线如图2所示.图2汞溶出曲线图Fig.2Hg dissolution curve figure2.2溶液的配制第10期张志刚：中药材汞含量的光谱法测定武汉工程大学学报第35卷2.2.1氯化亚锡溶液取120 g的SnCl2·2H2O到1 000 mL的烧杯中，加400 mL的纯化水.搅拌，溶液变成白色浑浊的溶液，缓慢的向溶液中加入40 mL的98%浓硫酸，边加边搅拌，溶液变成澄清溶液\[2\].将溶液倒入1 000 mL的容量瓶中，加水定容到1 000 mL，摇匀备用.2.2.2标准汞储备溶液取5.00 mL的汞标准溶液到100 mL的容量瓶中，加5.00 mL的1% K2Cr2O7和浓HNO3溶液，再用65%HNO3和70%HClO4（9∶1）溶液定容制刻度，摇匀.放置1 h备用.质量浓度为50 000 μg/L.2.2.3汞标准曲线溶液的配制取标准汞储备溶液5.00 mL到250 mL的容量瓶中，用1%的稀硝酸定容至刻度，质量浓度为1 000 μg/L.分别取1 000 μg/L的标准溶液0.00 mL，2.50 mL，6.00 mL，12.00 mL，25.00 mL，50.00 mL到100 mL的容量瓶中，用1%稀硝酸溶液稀释至刻度，摇匀.质量浓度分别为0 μg/L，25 μg/L，60 μg/L，120 μg/L，250 μg/L，500 μg/L.2.3SnCl2的用量 在反应中，SnCl2要和Hg2+反应，也要和HNO3，K2Cr2O7，HClO4反应.由于Hg2+（0.005%），K2Cr2O7（0.000 5%），HClO4（0.1%）的量很少，消耗的SnCl2可以忽略不计.主要考虑SnCl2和HNO3（2%）反应.设SnCl2·2H2O为Xg，HNO3为Yg.消耗的HNO3最大量（可能生成N2O），依据电荷守恒： X/Y=7.14/1. SnCl2·2H2O的质量分数为12%，HNO3的质量分数为2%.在反应中，加入的样品溶液为10 mL，设需要加入SnCl2·2H2O为X mL， 解方程为：X=12 mL，考虑实验SnCl2过量，将SnCl2的用量定为20 mL.2.4中药材样品的制备2.4.1样品的前处理取中药材黄连、苍术、菊花各适量，用粉碎机粉碎成粉末.分别称取3 g到250 mL的具塞锥型瓶中，加65%HNO3和70%HClO4（9∶1）溶液100 mL，再加0.05%K2Cr2O7和浓HNO3溶液1 mL，加盖上塞子，浸泡过夜.2.4.2样品的消化样品浸泡过夜后呈红色.拔掉瓶塞，将其分别放在电热板上加热，保持微沸，大约2 h，溶液的颜色由红棕色逐渐变淡，反复加65%HNO3和70%HClO4（9∶1）溶液适量，直到溶液变为无色透明溶液，大约3 h.2.4.3消化液的处理当蒸发的混酸溶液约为40 mL时（避免酸量过少，局部温度过高，Hg的损失），停止加热.冷却用20%的NaOH中和酸，调pH值为 4~6，当溶液由淡黄色变为略带红色时即为pH调和终点.将中和后的溶液过滤，将滤液定容至100 mL.每次试验使用10 mL.2.4.4空白样品溶液加65%HNO3和70%HClO4（9∶1）溶液100 mL到250 mL的锥形瓶中，再加0.05%K2Cr2O7和浓HNO3溶液1 mL，加盖上塞子，浸泡过夜.同法消化处理.2.5结果2.5.1检出限0.005 μg/L(样品稀释20倍以后的值，即反应容器中的汞质量浓度）.2.5.2线性回归将标准曲线溶液分别进一次样.将吸光度的值和样品浓度进行一次直线回归，回归直线方程：Y=0.000 853 56X+0.006 374 8,相关系数r=0.999 5.结果表明吸光度和汞质量分数在0~500 μg/L时呈良好的线性关系.2.5.3精密度将黄连（批号20120517）的样品溶液重复进6次，黄连吸光度的RSD为2.0%，表明仪器的性能良好.2.5.4稳定性将黄连（批号20120517）样品分别于0 h 、2 h、6 h、10 h、15 h、24 h进样，黄连吸光度的RSD为2.5%，表明供试液在24 h内稳定.2.5.5重现性用上述样品处理方法制备6份黄连（批号20120517）样品，每个样品进一次样，平均汞质量浓度为0.15 mg/kg，RSD为2.3%.2.5.6加样回收率分别称取1.5 g黄连（批号20120517）三份到250 mL的锥形瓶中.按样品Hg的质量分数为80%、100%、120%加入标准汞溶液到黄连粉末中，再加100 mL混酸浸泡过夜，同法消化处理.每个样品进一次样，回收率分别为95.4%，97.3%，101.3%.平均回收率为98.0%，RSD为2.5%.2.5.7样品测定黄连（批号20120517）汞的质量浓度为0.12 mg/kg，苍术（批号20120625）汞的质量浓度为0.08 mg/kg，菊花（批号20120913）汞未检出.三种中药材汞质量浓度均符合国家标准（国家汞质量浓度标准为0.2 mg/kg）.3讨论a.实验过程中使用的SnCl2·2H2O的价格较贵，所以考虑节约的办法减少用量.大量HNO3不但消耗SnCl2，同时和SnCl2较剧烈的反应，会产生大量的泡沫（氧化还原反应产生大量氮氧化物气体），进入实验导气管，影响实验的检测.在标准溶液中SnCl2的减少的途径主要是通过减少HNO3使用量，故汞标准溶液中总HNO3的浓度维持在2%左右.b.从汞溶出度的曲线分析，Hg2+和SnCl2反应生成的Hg在样品加入后10 s到达最大值，仪器记录为峰值10 s后的检测值.采用峰值点10 s后的值，实验重现性好，精密度高，线性好，说明此方法简单可靠.若反应已经结束，由于汞不溶于水，汞在极短时间内被空气带出，曲线的对应吸收度应该为零.可见两者少量依然将反应进行到200 s左右（大约500 μg/L，10 mL）.实验时注意，在倾倒样品溶液时动作要迅速，立即盖紧橡皮塞子，防止汞的损失.c.由于汞在消化加热时温度过高会损失，甚至全部挥发无法检出.加热过程避免温度过高（保持微沸，温度约130 ℃左右），在消化样品时，要保持溶液微沸，避免锥形瓶加热时局部温度过高.故在没有恒温电热板的情况下，混酸溶液留40 mL左右，而不要蒸至近干（锥形瓶的温度可能达到200 ℃以上）.消解后的中药材样品中含有大量的碱金属（此实验是Na+，最终质量分数约为1%）,对汞生成效率无影响，对汞的测定干扰较小\[3\].常见的过渡金属离子（Fe2+,Fe3+,Zn2+,Cu2+,Ni2+,Pb2+,Cr3+,Se4+,Sb3+,As3+）不影响总汞的测定\[1\].大量的NO-3（最终的质量分数约为2.5%）对汞生成有干扰未见文献报道.实验过程中回收率为98.0%，故用NaOH中和酸符合实验要求.注意若再加过量的HCl或H2SO4将样品溶液调回过酸性，就会重新生成大量的HNO3,同样实验会产生大量的泡沫进入管道，影响实验.用20%NaOH中和HNO3和HClO4可以减少SnCl2的使用量，并排除实验干扰，这对消化处理是一大改进.d. 实验时同时使用HNO3、K2Cr2O7和HClO4消化效果较好.单一使用硝酸难以达到消化效果,加入总量10%的HClO4后能显著提高消化效果.加入少量K2Cr2O7能提高汞的还原能力.考虑实验过程产生的汞单质会污染环境，故采用1%K2Cr2O7\|HNO3溶液吸收尾气，避免环境污染.致谢 感谢九州通医药集团金贵中药饮片有限公司的领导和同事对论文撰写工作的大力支持！感谢上海生物信息研究所张国庆博士提供文献资料！