环境中硒的形态分析

环境中硒的形态分析
【摘要】本文对光谱分析法、色谱分析法、电化学分析法、质谱法以及联用技术在硒形态分析中的应用进行了评述,并比较了各种方法的优缺点。

【关键词】硒；形态分析；光谱分析法；色谱分析法；电化学分析法；质谱法；联用技术
硒是人体必需的微量元素,硒在环境中的迁移转化规律、生物效应及其毒理不仅取决于其总浓度，还依赖于其存在的具体化学形态，硒的形态常分为有机态硒和无机态硒，按其价态区分为硒化物、元素硒、亚硒酸盐和硒酸盐，其中硒酸盐和亚硒酸盐具较高水溶性，可被植吸收利用，因此硒的形态分析在环境科学、生命科学、食品和医药卫生等方面都具有重要意义。

目前，硒的形态一般为各种形态的有机硒和无机硒，各种形态硒的分析方法主要有光谱分析法、色谱分析法、电化学分析法、质谱法等，由于硒的含量低，样品基体复杂，很多情况下需将特效分离技术和特效检测方法结合起来，在硒的形态分析中，联用技术也获得了广泛的应用。

1.样品的预处理
形态分析中样品预处理的关键在于防止处理过程中形态的转变和损失。

国内对血液、奶汁和组织体液中硒的形态进行了分析，对土壤、沉积物样品，如用水、盐溶液提取则液中主要含无机硒；如用碱溶液提取则可提取出较多的有机硒。

另外研究较多的是植物的样品、硒营养品、硒酵母等食品，除用水提取外，也用醇、醚、氯仿等有机溶剂来浸提，以提高硒代氨基酸及蛋白质等有机形态的提取率。

对固体样品进行提取，既要保证有足够的提取回收率，又要尽量避免提取过程中分析物的损失、污染、形态的转化且考虑是否和所用的检测方法相适合。

有文献对此有详细的论述。

测定前还涉及到不同形态的硒转变为易于测定的形式，为此要对样品进行消化。

消化时要保证样品中的硒全部转化为适于测定的形式，同时尽量避免硒的损失。

目前，常用HNO3—H2SO4、HNO3—HClO4、和HNO3—HClO4—HF等消解体系。

用紫外消化技术处理生物样品，有效防止了硒的挥发损失。

2.硒的分离富集
环境和生物样品中的硒含量一般都很低，硒的各形态分量就更低，这就有必要在测定各形态之前进行分离富集，同时减少基体干扰，最终降低分析方法的检出限。

经典的分离富集方法，如共沉淀、溶剂萃取、离子交换和固相萃取等在硒的形态分析中均有应用。

这些方法主要应用于无机硒，即Se(IV)和Se(VI)。

有文献中用活性氧化铝微柱富集Se(IV)，氨水作洗脱剂，F1在线HG-AAS测定环境水样，硒的检出限为6ng/L。

近年来，SPME、SFE、和MAE等新型的分离富集方法发展很快，但在硒的形态分析中应用仍较少。

3.硒的形态分析方法
3．1 光谱分析法
3.1.1分子光谱分析法
随着大量新试剂的研制,硒形态分析的分子光谱法的应用研究也相对活跃,发展了较多的光度分析方法,如荧光光谱法、化学发光分析法、紫外-可见分光光度法、萃取光度法、浮选光度法、固相光度法等。

荧光光谱法基于硒-有机配合物荧光体系建立的分析方法有很多报道,现行中
华人民共和国国家标准中食品中硒含量的测定方法(第一法)采用2,3-二氨基萘(DAN)分子荧光光谱法,方法灵敏、准确,但是所用试剂有毒,硒与DAN的反应条件(如pH值、温度)要求严格,操作较为繁琐。

化学发光分析法主要有气相化学发光法和液相化学发光法,后者可用于一些痕量过渡金属离子的测定。

利用化学发光分析硒形态,仪器设备简单,不需要光源及单色器,所以没有散射光和杂散光的背景干扰,线性范围宽,分析速度快,但是发光用的试剂目前尚有限,发光机理也有待进一步研究。

紫外-可见分光光度法是利用分光光度计直接测定Se(Ⅳ)与衍生化试剂反应后的产物,方法虽然简便,但灵敏度低,常常需要有机溶剂萃取后测定,操作较为繁琐。

3.1.2原子光谱分析法
火焰原子吸收光谱法(FAAS)是一种常用于测定环境、食品、地质等样品中硒含量的方法,由于灵敏度低,常常需要萃取等繁琐的富集手段。

石墨炉原子吸收光谱法较火焰原子吸收光谱法灵敏度高,但基体干扰和灰化损失比较严重。

在众多光谱分析方法中,原子荧光光谱法以灵敏度高、线性范围宽、检出限低、干扰少、仪器价格相对便宜,较其他光谱类仪器分析方法在我国的应用领域有很大的优势。

我国在研制、开发与应用原子荧光光谱仪技术方面走在了世界的前列,已经具备了成熟的HGAFS分析技术与方法。

光谱分析法的灵敏度虽然较高,但通常只能对总硒和无机硒化合物进行检测分析,而且样品前处理步骤较为复杂,因此现在广泛利用具有高分辨率的色谱分析法检测分析功能性的有机化合物。

3.2色谱分析法
3.2.1 高效液相色谱法
目前,高效液相色谱法(HPLC)所用的检测器种类较多,最常用的是紫外检测器。

吴永尧等运用硫酸胺分段盐析,分子筛柱层析,分离出高含硒组分,经水解后采用标样对照法,用高效液相色谱分离并用质谱法确认,检测出了大米硒蛋白中的硒蛋氨酸和硒胱氨酸。

3.2.2气相色谱法
通常,气相色谱法(GC)测定硒及硒的化合物,需要将其衍生成挥发性的有机硒化合物,然后经过萃取和色谱两次分离,消除共萃取物的干扰,同时结合高灵敏度和高选择性检测器,可以准确地对硒的形态进行定性和定量分析。

氢火焰离子化检测器(FID)作为通用型检测器,在硒的有机化合物检测分析中用得较为普遍。

于长华等用GC结合FID检测分析了二甲基硒。

3.3电化学分析法
电化学分析利用物质的电化学性质来测定物质的组成和含量,此法具有灵敏度高、准确度高、选择性好、加上仪器设备简单等优点,可适用于痕量硒的测定。

3.4 质谱法
电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)是上世纪80年代发展起来的一种理想的多元素同时检测技术,虽然该技术灵敏度高在微量元素分析中具有独特的优越性。

然而,对于Se元素,ICP-MS的检测能力却大为逊色,这主要是因为Se元素具有较高的电离能(9.75eV),在氩等离子体中电离程度较低,所以灵敏度较差。

李冰等提出利用乙醇作为信号增强剂结合氢化物发生,灵敏度比雾化进样高4-17倍。

另外,用ICP-MS法测定Se时,其他元素对测定会产生严重的干扰,特别是Cl-。

3.5 联用技术
与单一的检测技术相比,联用技术通常能将高灵敏度的检测技术和高选择性的分离技术结合在一起,具有更强的分析能力,并有助于硒形态分析的灵敏度和准确度的改善。

谢申猛等和Sathe等采用凝胶电泳结合高压液相色谱-荧光法从大豆中分离并检测了13个含硒蛋白。

ErzsebetP.等使用离子对HPLC-AFS联用技术分析测定了大蒜中硒蛋氨酸、硒乙硫氨基酪酸、硒胱氨酸,并优化了影响灵敏度的主要参数氩气和氢气的流量,3种硒氨基酸的检出限分别为42ng/mL、71ng/mL、50ng/mL,这种方法的缺点是不能分离有机硒和无机硒。

石墨炉原子吸收光谱法测定硒时,通常加入基体改进剂,如Ni、Ag、Cu、Mo等消除样品中的氯离子的干扰,加入基体改进剂一方面增加了背景吸收,另一方面也增加了试剂空白。

4.结语
近年来在硒的形态研究方面，对硒的化学形态分析测定的报道不多，对土壤或植物样品，多是对其形态进行定性的分类，(下转第14页）(上接第87页）并对各部分总量进行测定。

对水样或固体样品水提取液中的无机价态分析近年来报道渐增，大多采用传统的荧光光度法测定。

目前原子光谱法，尤其是原子荧光光谱法用于硒的测定逐渐引起了人们的重视，但在发展高效可靠的联用技术及多种形态特别是有机形态的分析测定方面仍需深入研究。

[科]
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