本發(fā)明屬于分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種卷煙煙氣鎘形態(tài)的測(cè)定方法及裝置。

背景技術(shù)：

煙草中含有重金屬，在卷煙抽吸過程中，重金屬可通過主流煙氣進(jìn)入人體，對(duì)人體造成潛在的危害。著名的Hoffmann名單列的44種有害成分中，就包含了鎘、鎘、鎘、汞、鎳、鉻等重金屬元素。但是煙氣中的重金屬元素以各種不同的形態(tài)存在，不同形態(tài)的重金屬元素對(duì)人體健康的影響不同；只有定性和定量地測(cè)定重金屬元素的不同存在形態(tài)，才能客觀的了解其遷移和危害。重金屬形態(tài)分析始于上世紀(jì)70年代；進(jìn)入上世紀(jì)80年代后，材料科學(xué)和電子技術(shù)的快速發(fā)展大大促進(jìn)了分析儀器技術(shù)的發(fā)展，從而促進(jìn)了形態(tài)分析的快速發(fā)展。目前形態(tài)分析仍然是分析化學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿課題。

在形態(tài)分析過程中，由于各種化學(xué)形態(tài)處于動(dòng)態(tài)平衡中，獲得準(zhǔn)確結(jié)果的關(guān)鍵是防止不同形態(tài)的重新分配；避免樣品中形態(tài)的破壞與變化。要對(duì)樣品中的元素形態(tài)進(jìn)行原位、在線、微區(qū)和瞬時(shí)的高靈敏度和高分辨率的綜合分析，單一的儀器或技術(shù)很難完成，需采用先進(jìn)的儀器聯(lián)用技術(shù)(色譜、毛細(xì)管電泳等分離技術(shù)和光譜、質(zhì)譜、電化學(xué)等檢測(cè)技術(shù)聯(lián)用)。現(xiàn)代在線聯(lián)用技術(shù)是實(shí)現(xiàn)重金屬元素形態(tài)準(zhǔn)確測(cè)定的關(guān)鍵技術(shù)，也是當(dāng)今分析科學(xué)發(fā)展的前沿。煙草是富鎘植物，其鎘含量比一般植物高一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，對(duì)卷煙煙氣中的鎘形態(tài)分析進(jìn)行分析，對(duì)了解煙草中鎘對(duì)吸煙者的真正危害具有重要意義。目前卷煙煙氣中鎘形態(tài)分析方法非常缺乏，開發(fā)一種鎘形態(tài)的測(cè)定方法是非常必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種卷煙煙氣鎘形態(tài)的測(cè)定方法；第二目的在于提供完成所述卷煙煙氣鎘形態(tài)的測(cè)定方法的裝置。

本發(fā)明的第一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括煙氣捕集、樣品提取、凝膠色譜分離、原子熒光測(cè)定步驟，具體包括：

A、煙氣捕集：取卷煙樣品，在GB/T 16447規(guī)定的條件下進(jìn)行平衡，挑選平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa范圍內(nèi)的卷煙為測(cè)試樣品；在YC/T 29 規(guī)定的條件下用吸煙機(jī)進(jìn)行抽吸，用濾片捕集待測(cè)樣品，每只濾片收集5支煙的主流煙氣總粒相物。

B、樣品提?。杭尤胩崛?，超聲提取取30-50 min，過濾得到樣品提取液。

C、凝膠色譜分離：將樣品提取液進(jìn)入凝膠色譜系統(tǒng)，由泵A輸送流動(dòng)相經(jīng)凝膠色譜柱進(jìn)行分離，經(jīng)色譜柱分離后的流出液中巰蛋白結(jié)合鎘(S-Cd)部分，多肽結(jié)合鎘(M-Cd)部分，氨基酸結(jié)合鎘(A-Cd)部分，無機(jī)鎘 (Cd²⁺) 部分分別轉(zhuǎn)入不同的固相萃取柱分別富集，富集完后，啟動(dòng)泵B輸送流動(dòng)相依次把不同固相萃取柱上富集的不同形態(tài)鎘洗脫。

D、原子熒光測(cè)定：洗脫液進(jìn)入原子熒光光譜儀進(jìn)行分析。

本發(fā)明的第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的裝置包括凝膠色譜儀和原子光譜儀，凝膠色譜儀與原子光譜儀順序連接，其特征在于所述凝膠色譜儀依次設(shè)置泵A、進(jìn)樣器、凝膠色譜柱、檢測(cè)器、，凝膠色譜儀通過數(shù)控六通閥與原子熒光光譜儀連接；數(shù)控六通閥上6個(gè)閥口按2號(hào)閥口連接檢測(cè)器、1號(hào)閥口連接4個(gè)固相萃取柱入口端、5號(hào)閥口連接4個(gè)固相萃取柱的回流端、4號(hào)閥口連接泵B、6號(hào)閥口連接原子光譜儀、3號(hào)閥口作為排放口的順序設(shè)置；原子光譜儀為原子熒光光譜儀，不同形態(tài)的鎘富集在不同的固相萃取柱上，最大程序的避免在富集和洗脫過程中各形態(tài)的變化。

本發(fā)明的第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的裝置包括凝膠色譜儀和原子光譜儀，凝膠色譜儀與原子光譜儀順序連接，其特征在于所述凝膠色譜儀依次設(shè)置泵A、進(jìn)樣器、凝膠色譜柱、檢測(cè)器、，凝膠色譜儀通過數(shù)控六通閥與原子熒光光譜儀連接；數(shù)控六通閥上6個(gè)閥口按2號(hào)閥口連接檢測(cè)器、1號(hào)閥口連接固相萃取柱入口端、5號(hào)閥口連接固相萃取柱的回流端、4號(hào)閥口連接泵B、6號(hào)閥口連接原子光譜儀、3號(hào)閥口作為排放口的順序設(shè)置；原子光譜儀為原子熒光光譜儀，不同形態(tài)的鎘富集在不同的固相萃取柱上，最大程序的避免在富集和洗脫過程中各形態(tài)的變化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明檢測(cè)儀器裝置示意圖；

圖3為本發(fā)明的凝膠色譜分離圖；

圖中：1-泵A，2-進(jìn)樣器，3-凝膠色譜柱，4-檢測(cè)器，5-數(shù)控六通閥，6-固相萃取柱，7- 泵B。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明所述的卷煙煙氣鎘形態(tài)的測(cè)定方法，包括煙氣捕集、樣品提取、凝膠色譜分離、原子熒光測(cè)定步驟，具體包括：

A、煙氣捕集：取卷煙樣品，在GB/T 16447規(guī)定的條件下進(jìn)行平衡，挑選平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa范圍內(nèi)的卷煙為測(cè)試樣品；在YC/T 29 規(guī)定的條件下用吸煙機(jī)進(jìn)行抽吸，用濾片捕集待測(cè)樣品，每只濾片收集5支煙的主流煙氣總粒相物。

B、樣品提?。杭尤胩崛?，超聲提取取30-50 min，過濾得到樣品提取液。

C、凝膠色譜分離：將樣品提取液進(jìn)入凝膠色譜系統(tǒng)，由泵A 1輸送流動(dòng)相經(jīng)凝膠色譜柱進(jìn)行分離，經(jīng)色譜柱分離后的流出液中巰蛋白結(jié)合鎘(S-Cd)部分，多肽結(jié)合鎘(M-Cd)部分，氨基酸結(jié)合鎘(A-Cd)部分，無機(jī)鎘 (Cd²⁺) 部分分別轉(zhuǎn)入不同的固相萃取柱6分別富集，富集完后，啟動(dòng)泵B 7輸送流動(dòng)相依次把不同固相萃取柱6上富集的不同形態(tài)鎘洗脫。

D、原子熒光測(cè)定：洗脫液進(jìn)入原子熒光光譜儀進(jìn)行分析。

A步驟所述的吸煙機(jī)為SM450型20孔道直線型吸煙機(jī)。

A步驟所述的濾片為44mm劍橋?yàn)V片。

B步驟所述的為人工提取液，內(nèi)含Na⁺、Cl^-、HCO₃^2-、葡萄糖、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、HPO₄^2-、氨基酸、核苷酸、蛋白質(zhì)、多糖等無機(jī)離子和有機(jī)物，濃度和實(shí)際體液相當(dāng)，pH值在7.3-7.5之間。

B步驟所述的過濾為經(jīng)0.25μm微孔濾膜過濾。

C步驟所述的泵A 1輸送的流動(dòng)相為0.02 moI/L三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液，pH = 7.2，流動(dòng)相流速為 1.0 mL/L。

C步驟所述的凝膠色譜柱填料為MCI-CHP10聚苯乙烯凝膠，粒徑為7 μm，分子量范圍100~10000。

C步驟所述的流出液保留時(shí)間 3.0 ~ 12.0 min為巰蛋白結(jié)合鎘(S-Cd)部分， 13.0 – 21.5 min 為多肽結(jié)合鎘(M-Cd)部分， 22.0 -28.5 min為氨基酸結(jié)合鎘(A-Cd)部分，30.5-35 min為無機(jī)鎘 (Cd²⁺) 部分。

C步驟所述的固相萃取柱6為石墨化炭黑球柱。

C步驟所述的泵B 7輸送的流動(dòng)相為2.5%的鹽酸溶液。

D步驟所述的原子熒光分析條件為采用高性能鎘空心陰極燈，燈電流40 mA，光電倍增管負(fù)高壓280 V，原子化器高度8 mm，原子化器溫度200℃，載流鹽酸2.5％(v/v)，硼氫化鉀20 g/L (溶于2 g/L的氫氧化鉀中)，載氣流量300 mL·min-1，屏蔽氣流量400 mL/min，讀數(shù)時(shí)間為13 s，延遲時(shí)間為3 s。

本發(fā)明所述的卷煙煙氣鎘形態(tài)的測(cè)定方法的裝置 包括凝膠色譜儀和原子光譜儀，凝膠色譜儀與原子光譜儀順序連接，其特征在于所述凝膠色譜儀依次設(shè)置泵A 1、進(jìn)樣器2、凝膠色譜柱3、檢測(cè)器4、，凝膠色譜儀通過數(shù)控六通閥5與原子熒光光譜儀連接；數(shù)控六通閥5上6個(gè)閥口按2號(hào)閥口連接檢測(cè)器4、1號(hào)閥口連接固相萃取柱6入口端、5號(hào)閥口連接固相萃取柱6的回流端、4號(hào)閥口連接泵B 7、6號(hào)閥口連接原子光譜儀、3號(hào)閥口作為排放口的順序設(shè)置；原子光譜儀為原子熒光光譜儀，不同形態(tài)的鎘富集在不同的固相萃取柱上，最大程序的避免在富集和洗脫過程中各形態(tài)的變化。

所述的固相萃取柱6為4個(gè)。

本發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：

1．本發(fā)明通過凝膠色譜和原子熒光之間設(shè)置在線固相萃取裝置，通過在線固相萃取富集可大大提高檢測(cè)靈敏度，對(duì)于超低含量的樣品，還可經(jīng)過色譜多次進(jìn)樣，在固相萃取柱上累加，達(dá)到理想檢測(cè)量后再轉(zhuǎn)入原子熒光分析，這樣能測(cè)定更低濃度的樣品。

2.本發(fā)明采用柱填料為MCI-CHP10聚苯乙烯凝膠對(duì)不同形態(tài)的鎘進(jìn)行分離，分離效果明顯優(yōu)于其他文獻(xiàn)報(bào)道的凝膠柱；而且樹脂為基質(zhì)的凝膠柱比常規(guī)鍵合固定相更耐酸、堿和緩沖鹽，更適合無機(jī)元素的形態(tài)分離。

3.本發(fā)明采用石墨化炭黑球柱富集鎘，用一種材料就可較完全的富集不同形態(tài)的鎘，而且該材料吸附和洗脫可逆性好，可定量回收不同形態(tài)的鎘。

4.本發(fā)明中可用鹽酸洗脫石墨化炭黑球柱上富集的鎘，洗脫劑和原子熒光分析匹配性好，可不更換溶劑直接進(jìn)入原子熒光分析，操作非常方便。

實(shí)施例1

所用卷煙為參比煙3R4F，取卷煙樣品各1條，在GB/T 16447規(guī)定的條件下進(jìn)行平衡，挑選平均重量±0.02 g和平均吸阻±49 Pa的卷煙為樣品卷煙，在YC/T 29 規(guī)定的條件下用吸煙機(jī)進(jìn)行抽吸，用劍橋?yàn)V片收集5支卷煙的總粒相物。吸畢，取出濾片放入50 mL的三角瓶中；加入 20 mL的人工體液，超聲提取 40 min，提取液用0.25μm的微孔濾膜過濾，供儀器分析用。

凝膠色譜每次進(jìn)樣200μL，按發(fā)明內(nèi)容的操作，由A泵輸送流動(dòng)相(0.02 moI/L三羥甲基氨基甲烷-鹽酸緩沖溶液，pH = 7.2)經(jīng)MCI-GEL凝膠色譜柱分離，流動(dòng)相流速為 1.0 mL/L。經(jīng)色譜柱分離后的流出液按不同形態(tài)鎘的出峰時(shí)間轉(zhuǎn)入不同固相萃取柱富集。完成后再重復(fù)進(jìn)樣200μL，不同形態(tài)的鎘再次依次富集在不同的固相萃取柱上；如此共重復(fù)操作5 次。富集完后，啟動(dòng)泵B輸送流動(dòng)相(2.5%的鹽酸)依次把不同固相萃取柱上富集的不同形態(tài)鎘洗脫下，進(jìn)行原子熒光分析，，進(jìn)行原子熒光分析，平行測(cè)定7次，結(jié)果表明：無機(jī)鎘的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.3%之間，氨基酸結(jié)合鎘相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.6%，多肽結(jié)合鎘和巰蛋白結(jié)合鎘未檢出。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1相同，測(cè)定卷煙樣品為烤煙型卷煙，在相同條件下平行測(cè)定7次，無機(jī)鎘的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.0 %之間，氨基酸結(jié)合鎘相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.8 %，多肽結(jié)合鎘和巰蛋白結(jié)合鎘未檢出。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1相同，測(cè)定卷煙樣品為雪茄型卷煙，在相同條件下平行測(cè)定7次，無機(jī)鎘的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.5 %之間，氨基酸結(jié)合鎘相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.9 %，多肽結(jié)合鎘和巰蛋白結(jié)合鎘未檢出。