民以食為天，全球約有一半的人口每天以米飯作為主食，相較于其他植物性食物，大米中的無機(jī)砷含量可能要比其他谷物類食物高出十幾倍。

      因此，普遍認(rèn)為大米是人們飲食中無機(jī)砷的主要來源。研究表明，長期接觸砷會導(dǎo)致膀胱、肺、皮膚和前列腺癌，以及心臟病。隨著許多國家即將實(shí)施的新的食品法規(guī)，對大米產(chǎn)品中砷含量的常規(guī)監(jiān)測需求日益增加。

      全反射X射線熒光光譜（TXRF）作為一種高效可靠的痕量元素分析方法，特別適合小型實(shí)驗(yàn)室或在偏遠(yuǎn)地區(qū)對于大米中無機(jī)砷含量的快速篩查分析。

那么大家關(guān)心的問題來了，為什么大米中含有較高的砷As?

      砷（As）在元素周期表中與氮和磷同屬一個族，因此砷的化學(xué)性質(zhì)在很多方面與這兩種重要的營養(yǎng)元素相似。這可能是許多海洋生物以及海洋藻類和植物中砷含量較高的原因。

      砷（As）在全球范圍內(nèi)自然存在于土壤和水中。地下水作為飲用水的重要來源，地下水中砷的濃度通常低于10ug/L（ppb），但在某些地區(qū)可以甚至可以高達(dá)5000ug/L。因?yàn)橄柴R拉雅山脈的巖石中砷（As）具有較高的As含量，恒河等河流會將其攜帶到印度、孟加拉國和其他亞洲國家的人口密集平原。

      全球約有80%的水稻是在水田中收獲的（見表1中的前五大水稻生產(chǎn)國），這導(dǎo)致水稻對砷的吸收量是其他谷物的十多倍。此外，水淹使得土壤條件變得厭氧，這會導(dǎo)致砷從結(jié)合的穩(wěn)定形式轉(zhuǎn)化為更活躍的形式。水稻的無機(jī)砷濃度通常在0.1至0.4mg/kg。盡管魚類和其他海產(chǎn)品通常含有更高的總砷濃度，但其中大部分轉(zhuǎn)化為毒性較低或無毒的有機(jī)形態(tài)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

      盡管已有多種分析技術(shù)已被用于測定大米中的砷含量，但人們迫切需要一種制樣簡單、易于日常操作的分析方法。特別是在發(fā)展中國家和偏遠(yuǎn)地區(qū)，日常檢測大米中的砷含量變得尤為重要，這要求在日常分析中要盡可能避免繁雜的樣品處理步驟、頻繁的設(shè)備校準(zhǔn)過程和重復(fù)性的數(shù)據(jù)分析。

      近年來，全反射X射線熒光光譜（TXRF）技術(shù)因其在環(huán)境和食品樣本中測量微量元素的高效性和便捷性廣受關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)中，研究人員對 NIST 1568a 和 NIST 1568b米粉標(biāo)準(zhǔn)樣品以及來自東南亞和澳大利亞不同的 12 個大米樣品通過布魯克全反射X射線熒光光譜儀（TXRF）S2 PICOFOX進(jìn)行了分析，并且與ICP-MS結(jié)果做了對比。

全反射XRF測試樣品制備簡單，無需消解以及耗材，本案例中樣品制備過程如下:

1.研磨> 2.稱量> 3.加入曲拉通制成懸浮液> 4.添加內(nèi)標(biāo)> 5.振蕩搖勻> 6.滴至載樣玻片>7.加熱烘干>8.開始測試

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

      下圖為全反射XRF測試NIST 1568a的能量范圍 >8kev光譜放大圖， 這是全反射測試大米樣品的典型光譜圖，從圖中可以看到微量的As砷的明顯特征譜峰。此外，全反射還能夠同時檢測大米中的主量元素（P、S、Cl、K、Ca）以及其他痕量元素（Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Se、Rb、Sr、Ba、Hg）。

      下圖對比了12個大米樣品和兩個NIST 標(biāo)準(zhǔn)樣的TXRF測量結(jié)果和ICP-MS數(shù)據(jù)。考慮到數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，TXRF的大米樣品中各元素結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)樣品的參考值具有很好地一致性。對于12個各地大米樣品的ICP-MS數(shù)據(jù)，沒有提供標(biāo)準(zhǔn)偏差。但TXRF測試值與ICP-MS數(shù)據(jù)也相符，即使在低于0.2 ppm的濃度范圍內(nèi)也是如此。

      上圖中還展示了歐盟和中國相關(guān)法律規(guī)定的可接受砷含量水平。從圖中可以看出TXRF在大米中As的檢出限4到5倍低于該控制線，因此可以使用TXRF作為一種日常分析手段對大米中砷的含量進(jìn)行監(jiān)控篩查。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

      由于出色的痕量元素檢測靈敏度，全反射X射線熒光光譜（TXRF）是測定大米產(chǎn)品中砷含量的優(yōu)選方法。它為控制砷含量以符合法定限值提供了快速且低成本高效益的解決方案。這項(xiàng)技術(shù)適合小型實(shí)驗(yàn)室，并且對于發(fā)展中國家是一種寶貴的分析技術(shù)。

      與原子吸收光譜（AAS）、電感耦合等離子體光學(xué)發(fā)射光譜（ICP-OES）和電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）相比，全反射X射線光譜儀S2 PICOFOX具有以下優(yōu)勢：

·   樣品制備簡單，無需消解

·   使用成本低

·   體積小巧，設(shè)計(jì)緊湊，能夠配合移動測樣車實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場檢測

·   無需安裝配備排氣和氣體供應(yīng)的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施

·   操作簡單易上手，設(shè)備免維護(hù)