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　　关键词：砷 形态分析 
　　中图分类号： 文献标识码：A 
　　砷在自然界中的丰度排在第十二位。在自然界中砷多以化合物形态存在，且分布分散。砷在工业、农业及有色金属合金生产中都有广泛的应用。砷容易在人体内积累，可造成急性或慢性中毒，可致畸、致突变、致癌[1]。因此，防止砷污染已经引起人们的充分重视。砷的毒性与它的化学形态有关，不同价态、形态的砷，其毒性差别很大。砷结合的有机基团越多，其毒性越小[2]。无机砷毒性最大，甲基砷（MMA）、二甲基砷（DMA）毒性较弱，而砷甜菜碱（AsB）、砷胆碱（AsC）几乎无毒性。因此，采用高灵敏的分析方法测定环境中各种砷的形态及含量非常必要。

 
　　1 样品前处理方法 
　　随着砷形态分析要求的提高，样品的前处理技术也越来越受到重视。一般情况下，理想的砷形态前处理方法要求：既要有良好的回收率又要保持砷在样品中的原始形态[3]。常用的提取方法有溶剂萃取、固相萃取、超声萃取、微波辅助萃取等。 
　　1.1 溶剂萃取 
　　样品中砷化合物的提取方法多采用溶剂萃取。用溶剂做萃取剂，经过3-5次的反复萃取，常用振摇、超声、离心等方法辅助萃取。按照提取液的不同可以分为水提取、酶提取、甲醇-水提取、氯仿-甲醇-水提取以及Tris-HCl提取等。Demesmay[4]利用HCl-HNO3、H3PO4和草酸铵作为萃取剂萃取沉积物中的砷化合物，其有机砷的萃取效率达到96%以上。Larsen[5]首次在食用蘑菇中发现了三甲基氧化胂的存在并用甲醇-水进行了定量萃取。然而各种传统萃取方法有很多不足，比如萃取时间长、萃取效率低等。 
　　1.2 固相萃取 
　　固相萃取（SPE）是一种常用的样品前处理方法，SPE与传统的溶剂萃取相比，具有消耗有毒有机试剂少，可选择的吸附剂多而且高效，无相分离操作，易于收集分析组分等优点。Szostek[6]采用固相微萃取/GC-MS联用技术测定2-氯乙烯胂酰酸，回收率大于90% 
　　1.3 微波辅助萃取 
　　微波辅助萃取（MAE）技术是在微波消解的基础上优化改进而来的，它能够选择性的将样品中的目标组分以其初始形态的形式萃取出来。它具有回收率高和溶剂消耗少的优点。Ackley[7]建立微波辅助萃取HPLC- ICP-MS的方法，测定鱼中6种砷的含量，该方法萃取时间较短，回收率可达100%。Yehl[8]以HCl-丙酮为萃取剂，160℃下萃取土壤和沉积物中一甲基胂酸。由于机械震荡和传统的超声水浴震荡方式提取效率较低且费时较长，所以微波辅助萃取提取方式被大量应用于砷形态分析中。当使用MAE与探针式超声系统相结合时，其提取率最高，MMA、DMA和AsB的回收率接近100%，As（III）和As（V）的回收率在80%以上[9]。 
　　1.4 微波辅助萃取 
　　除了上述前处理方法以外，加速溶剂萃取（ASE）也被应用于不同形态砷化合物的提取。Mato-Fernandez[10]等认为采用ASE仪萃取多种鱼中不同形态的砷化物时，在最优条件下以75%甲醇提取效果最好。 
 

　　2 不同形态的砷的分离方法 
　　样品中的砷被提取后，常常需要把不同形态的砷进行分离，然后检测。常用的分离方法有：氢化物发生、液相色谱、离子交换色谱、毛细管电泳、气相色谱、超临界流体色谱等，这些方法通常与检测仪器联用。 
　　2.1 氢化物发生 
　　氢化物发生（HG）进样是改善分析方法灵敏度的最简易、最方便的方法之一。在酸性介质中砷与NaBH4形成砷化氢，由于各种砷化氢的沸点不同，可以用冷阱氢化物发生和气相色谱来区分。Yehl[8]等使用HG测定了土壤提取液中的有机砷形态。 
　　氢化物发生技术的检出限可以通过与原子荧光光谱法联用（AFS）而得到改善。赵秋香[11]等建立HG-AFS法测定土壤中的形态，结果表明HCl做浸提剂效果最好，浸提效率可达86%，测得As（III）和As（V）的回收率分别可达104%和92%。作为一种有效的试样引入方法，氢化物发生与常规的液体试样雾化方法相比，一般可以提高灵敏度10-100倍，同时通过氢化物发生过程，仅仅是气体氢化物被引入到检测器中，这使得在检测系统中所遇到的光谱干扰和化学干扰大大降低。 
　　氢化物发生与电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）联用检测有机砷形态，具有较好的接口装置，较高灵敏度、低检测限以及能更好的将被分析物传送到ICP-MS等优点。 
　　2.2 液相色谱 
　　液相色谱（HPLC）是一种具有高效、高灵敏度的分离手段，尤其适用于热稳定性差、分子量大、极性强的物质分离。特别是ICP-MS作为HPLC的检测器，跟踪被测元素在各形态中的信号变化，使得色谱图变得简单，消除了基体干扰，有助于元素形态的确认和定量分析。方军等[12]建立高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱（HPLC-ICP-MS）联用技术测定中药中砷的形态，以甲醇和水为溶剂超声提取，测定As（III）、DMA、MMA、As（V）的回收率分别为92.8%、108%、104%、101%。HPLC具有高度样品预处理能力，不需要复杂的萃取和衍生步骤，比较适合于非挥发性物质的分离，与气相色谱仪（GC）相比有更多的操作参数可以选择，可以获得良好的分离效果。 
　　2.3 离子交换色谱 
　　离子交换色谱（IEC）分离过程基于带电溶质离子与固定相的相反电荷的交换平衡，离子的保留依赖于流动相的pH值、离子强度和离子交换剂的性质[13]。其优点是在分析过程中不会导致形态发生变化，所有的检测在柱后完成[14]。WEI Chao [15]等用阴离子交换柱和阳离子交换柱，分别以吡啶-甲酸溶液和NH4HCO3-NH4OH为流动相分离了30种海洋食物中的砷形态。Ackley[7]等用离子交换色谱-ICP-MS检测了3种鱼肉组织中的砷形态。 　　2.4 毛细管电泳 
　　毛细管电泳（CE）分离效率高，抗干扰性强，操作条件温和。CE常用紫外（UV）检测器。砷化合物紫外吸收小，导致此方法检出限很难满足待测样品中痕量砷的测定，因此可以通过毛细管电泳与其他技术联用的方法，提高CE在砷形态分析中的灵敏度。侯晋[16]等采用磷酸溶液作溶剂、微波辅助消解样品、毛细管电泳法进行分离、紫外吸收/二极管阵列检测器检测，获得较高的检出限。Yeh[17]应用CE-ICP-MS对6种常见的砷化物进行检测，检出限为0.3-0.5ng/mL。在联用技术方面，CE与ICP-MS联用技术检出限低，分离分析效果好，但是价格昂贵。CE与AFS联用比与质谱联用经济，它综合CE快速有效的分离能力和AFS的高灵敏度检测能力，可能成为今后砷形态分析的新趋势。Yin[18]将在线预富集技术与CE-HG-AFS联用，测定4种常见砷化物，检出限达5.0-9.3?g/L。 
　　2.5 气相色谱以及超临界流体色谱 
　　气相色谱（GC）主要利用物质的沸点、极性及吸附性的差异来实现分离，一般气相色谱常与质谱联用，在测定热稳定性和热挥发的样品中，GC-MS分析速度快，灵敏，准确。Mester[19]用巯基乙酸甲酯对砷化物进行衍生，然后用GC-MS测定人尿中的DMA和MMA，检测限为0.8?g/L。然而GC只适用于易挥发或中等挥发的有机金属化合物的分离，并且分离之前的衍生化步骤会使分离过程复杂化。超临界流体色谱（SFC）兼有气相色谱和液相色谱的特点，它既可以分析不适用于GC的高沸点、低挥发性样品，又比HPLC有更快的分析速度。Laintz[20]等采用超临界色谱，先将As（V）预还原，然后用双（三氟乙基）二硫代胺基甲酸锂萃取，无机砷的检测限为87.5?g/L。 
 

　　3 检测方法 
　　常用的检测方法有：原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。在进行砷的形态分析时，这些检测方法常常与前述分离方法联用。 
　　3.1 原子吸收光谱法 
　　原子吸收光谱法（AAS）是基于蒸汽中待测元素的基态原子对其共振辐射的吸收强度来测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。原子吸收光谱法灵敏度高、选择性好、适应性广、操作简单。Lamble[21]建立HPLC-HG-AAS检测生物样品中5种砷形态，检出限为0.5-5.9?g/L。火焰原子吸收光谱法（FAAS）与高效液相色谱联用检测砷的形态分析，该方法具有光谱干扰少、特效性好、适用性广、操作简便等优点，成为近年来形态分析中广泛应用的技术之一。Ricci[22]等采用阴离子色谱，经石墨炉原子吸收测定5种化合物As（III）、As（V）、甲基砷酸、二甲基砷酸、对氨基苯砷酸。欧阳津等[23]建立了一种色谱分离-紫外线消解-氢化物原子吸收光谱法测定甲基胂酸（MMA）、二甲基胂酸（DMA）、胂三甲胺内酯（AsB）、胂胆碱（AsC）、三甲基氧化胂（TMAO）和四甲基砷（TMAs～+）等6种有机砷化合物的方法，回收率均在90%以上。 
　　3.2 原子荧光光谱法 
　　原子荧光光谱法（AFS）具有高灵敏度，校正曲线线性范围宽等特点。杨莉丽[24]等建立氢化物发生-原子荧光光谱法测定中草药方剂原生药、残渣、悬浮态及可溶态中三价及五价砷的方法，加入硝酸与过氧化氢的混合液进行消解，氢化物发生-原子荧光光谱法测定样品中微量砷的形态分布，方法检出限为89.1ng/L。该法的检出限低，精密度高，待测元素与试样基体分离，避免了可能因基体组分而产生的干扰。此外， HPLC与AFS的联用也常用于砷的形态分析。Mester[25]运用HPLC-超声雾化-AFS分离测定水样品中As（III）、As（V）、二甲胂酸、甲胂酸4种化合物。 
　　3.3 原子发射光谱法 
　　原子发射光谱法（AES）是利用物质在热激发或者电激发下，不同元素的原子或离子发射出特征光谱来进行元素的定性与定量分析的方法。其中ICP-AES具有元素特效性、动态范围宽、多元素检测、溶液连续进样和易于实现不同元素不同形态的检测等优点[26]。采用HPLC-ICP -AES联用的方法测定生物样品中亚砷酸盐、砷酸盐、甲胂酸、二甲砷酸，检测限达到60ng/mL[27]。Do[28]建立HPLC-HG-ICP-AES联用技术，以乙腈为流动相测定尿样中的四种形态砷含量。 
　　3.4 电感耦合等离子体质谱法 
　　电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）具有灵敏度高、速度快、检出限低、线性范围宽等优点。HPLC-ICP-MS将等离子质谱仪和色谱仪联用，是目前研究元素形态最重要的技术，检出限可达到ng-pg级，低于其他连用技术，灵敏度比其他分离测定技术高100-1000倍[29]。郝春莉[30]等采用HPLC-ICP-MS法对6种砷形态进行了分离，方法检出限均为0.2?g/L，并采用甲醇-水超声法提取了15种药材中的砷形态。吕超[31]等采用HPLC-ICP-MS联用技术建立了5种砷形态的分析方法，采用超声溶剂提取法对水产类膳食样品进行处理，结果表明5种砷化物的检出限为0.6-0.9?g/L，RSD均小于5%。然而，ICP-MS作为HPLC的检测器想要在常规分析中获得广泛应用，必须大大减少这种仪器目前较高的操作费用。 
 

　　4 小结 
　　砷为有毒元素，但是砷的毒性依赖于其化学形态，不同形态的砷，其毒性差别很大，因此，确定其形态对于研究生物体和环境体系具有重要意义。现有的分离与检测技术很多，但各有缺点，将分离技术与检测技术相结合，可以有效的进行各种砷的形态分析。 
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