鄧萬麗 趙玉婷 于鵬 祝賀鵬 賈成楠

(廣電計(jì)量檢測(沈陽)有限公司，遼寧 沈陽 110161)

氟是人體必需的微量元素之一，具有雙閾值效應(yīng)[1]。氟元素?cái)z入不足會(huì)對人體器官和生理機(jī)能產(chǎn)生不良影響，攝入過量則會(huì)導(dǎo)致氟斑牙和氟骨病。20世紀(jì)90年代，世界衛(wèi)生組織與國際糧農(nóng)組織已將氟與鉛、鎘、汞等6種元素共同列入“人體可能必需，但有潛在毒性的微量元素”[2,3]。我國是世界上氟中毒流行最嚴(yán)重的國家之一[4,5]。隨著工業(yè)化進(jìn)程的逐漸加速，大氣氟污染已成為我國環(huán)境介質(zhì)中氟污染的主要來源之一。大氣中的氟會(huì)隨氣流、降水向周圍地區(qū)擴(kuò)散而最終落到地面，被植物、土壤吸收或吸附。水中的氟隨水流主要影響徑流區(qū)的生物和土壤；而固體廢棄物中的氟化物，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定對環(huán)境影響較小[6]。因此，可以認(rèn)為大氣中的氟對人類和其他生物的影響較大。植物葉片對大氣中的氟具有一定的吸收和積累能力，其積累量常與大氣中的氟含量成正相關(guān)。當(dāng)積累量超過植物對氟的抗耐性時(shí)，植物的各項(xiàng)生理指標(biāo)會(huì)發(fā)生改變，代謝失調(diào)發(fā)生病變，導(dǎo)致死亡[7]，因此分析植物葉片的氟含量，是檢測大氣氟污染，評價(jià)植物是否受氟傷害的有效手段之一。

氟污染中畜牧業(yè)所受的影響較大。在牧區(qū)，牧場周邊的廠礦在生產(chǎn)中會(huì)釋放含氟粉塵，粉塵在重力沉降作用或通過降水落到植物葉片表面和土壤中，通過葉片的呼吸作用和土壤的吸收作用在牧草體內(nèi)積累[8]。牧草吸收過量的氟會(huì)影響其生長，并通過食物鏈影響食草動(dòng)物；馬、牛、羊等牲畜采食大量含氟牧草后，會(huì)引起慢性氟中毒，稱為“長牙病”[9]。慢性氟中毒的牲畜精神欠佳，體態(tài)衰弱，牙齒發(fā)黑、過度磨損、釉質(zhì)脫落、長短不齊，進(jìn)食咀嚼困難，骨頭酥脆，肋骨長有骨瘤。因此，測定牧區(qū)牧草的氟含量是檢測牧區(qū)大氣氟污染，評價(jià)牧草是否受氟傷害的有效手段之一。通過查閱文獻(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)可知,牧草表面氟無相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，且其測定鮮有報(bào)道。牧草可作為飼料原料，采用GB/T 13083-2018 飼料中氟的測定離子選擇性電極法來進(jìn)行測定，具體方法為酸浸提法。但通過文獻(xiàn)查詢表明，酸浸提法浸提所得的氟離子可能僅為牧草表面的氟離子，而對于氟污染區(qū)的牧草其測定值未必能反映出其體內(nèi)真實(shí)的氟含量，也就無法準(zhǔn)確判斷該地氟污染的真實(shí)狀況。所以，牧草表面氟與全氟的測定均需進(jìn)行進(jìn)一步研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1 樣品前處理

1.1.1.1 表面氟樣品處理

采集牧草樣品時(shí)，準(zhǔn)備好自封袋，將采集的牧草放入自封袋中，避免表面氟的損失。牧草取2kg，按照四分法，最終得到250g樣品作為待測樣品。表面氟測定的樣品需要剪切為長約5cm。

1.1.1.2 全氟樣品處理

采集牧草樣品時(shí)，準(zhǔn)備好自封袋，將采集的牧草放入自封袋中。牧草取2kg，按照四分法，最終得到250g樣品作為待測樣品。測定的樣品分別風(fēng)干、準(zhǔn)備植物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1～2個(gè)。在85±5℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干15min殺青，降溫至60～70℃，烘干至易磨碎狀態(tài)。稍冷后立即粉碎，分別研磨為20目、40目。

1.1.2 牧草表面氟

1.1.2.1 靜置浸提

取3g(精確至0.01g)牧草，放入塑料量杯中，加入150mL純水，分別靜置浸提30min、1h、2h、3h、4h、5h、6h、8h，各處理進(jìn)行10次平行測定。準(zhǔn)確移取上述試驗(yàn)的一定體積的上清液，于50mL比色管中，加入10.0mL總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液，用水定容值標(biāo)線，混勻后，按與校準(zhǔn)曲線建立相同的步驟測定飼料的電位響應(yīng)值。

1.1.2.2 超聲浸提

取3g(精確至0.01g)牧草，放入塑料量杯中，加入150mL純水，超聲浸提5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min，各處理進(jìn)行10次平行測定。準(zhǔn)確移取上述試驗(yàn)的一定體積的上清液，于50mL比色管中，加入10.0mL總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液，用水定容值標(biāo)線，混勻后，按與校準(zhǔn)曲線建立相同的步驟測定飼料的電位響應(yīng)值。

1.1.3 牧草全氟的測定

1.1.3.1 靜置酸浸提

準(zhǔn)確過稱取20目、40目篩的牧草樣品0.5g(精確0.0001g),置于50mL比色管中，加入鹽酸溶液5.0mL，分別靜置提取15min、30min、60min(不時(shí)輕輕搖動(dòng)比色管，避免樣品粘與瓶壁上)，提取后加總離子強(qiáng)度緩沖液25mL，定容，混勻，過濾后測定。各處理做10個(gè)平行。

1.1.3.2 超聲浸提

準(zhǔn)確過稱取20目、40目篩的牧草樣品0.5g(精確0.0001g),置于50mL比色管中，加入鹽酸溶液5.0mL，提取5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min，提取后加總離子強(qiáng)度緩沖液25mL，定容，混勻，過濾后測定。各處理做10個(gè)平行。

1.1.3.3 灰化法

準(zhǔn)確過稱取40目篩的牧草樣品0.2g(精確0.0001g)與鎳坩堝中，加入2.0g氫氧化鈉，加蓋，放入馬弗爐中?；一?，用熱水(80～90℃)溶解，全部轉(zhuǎn)移至燒杯中，溶液冷卻后轉(zhuǎn)入50mL比色管中，緩慢加入5.0mL鹽酸溶液，混勻，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻，靜置待測。提取后取一定體積的上述試劑加入50mL比色管中，加總離子強(qiáng)度緩沖液25mL，定容，混勻，過濾后測定。各處理做10個(gè)平行。

2 結(jié)果與分析

2.1 牧草表面氟

2.1.1 牧草表面氟(靜置浸提)

圖1為靜置浸提下不同浸提時(shí)間下牧草表面氟的含量。浸提時(shí)間分別為30min、1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h。由圖1可知，牧草表面氟的含量隨浸提時(shí)間的增加而增加。浸提30min和1h時(shí)，牧草表面氟的含量為3.52mg·kg-1和3.63mg·kg-1。而浸提時(shí)間為2～8h時(shí)，測得牧草表面氟的含量為3.98～4.13mg·kg-1。由上述結(jié)果可知，浸提30min和1h時(shí)，結(jié)果略低，而浸提3h后，所得結(jié)果有所增加。隨浸提時(shí)間增加，結(jié)果并無顯著增加(p<0.05)。

圖1 不同浸提時(shí)間下牧草表面氟含量(靜置浸提)

2.1.2 牧草表面氟(超聲浸提)

圖2 不同浸提時(shí)間下牧草表面氟含量(超聲浸提)

圖2為超聲浸提下不同浸提時(shí)間下牧草表面氟的含量。試驗(yàn)考察浸提時(shí)間分別為5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min。由圖2可知，牧草表面氟的含量隨浸提時(shí)間的增加而增加。浸提5min和10min時(shí)，牧草表面氟的含量分別為3.74mg·kg-1和3.81mg·kg-1。而浸提時(shí)間為15～60min時(shí)，測得牧草表面氟的含量為3.96～4.04mg·kg-1。由上述結(jié)果可知，浸提5min和10min時(shí)，結(jié)果略低，而浸提15min后，所得結(jié)果有所增加。隨浸提時(shí)間增加，結(jié)果并無顯著增加(p<0.05)。

2.2 牧草全氟

2.2.1 牧草全氟(靜置酸浸提)

圖3為采用不同浸提時(shí)間下牧草全氟(靜置酸浸提法)測定的含量。牧草的目數(shù)分別為20目和40目，浸提時(shí)間分別為15min、30min、60min。由圖3可知，40目牧草的全氟含量均高于20目牧草的全氟含量，且2種目數(shù)牧草全氟的含量均隨浸提時(shí)間的增加而增加。浸提15min時(shí)，20目和40目牧草全氟的含量分別為20.6mg·kg-1和24.2mg·kg-1；而浸提時(shí)間為30～60min時(shí)，20目和40目牧草全氟的的含量分別為28.4～30.6mg·kg-1、31.4～32.2mg·kg-1。由上述結(jié)果可知，浸提15min時(shí)，結(jié)果略低，而浸提30min后，所得結(jié)果有所增加。隨浸提時(shí)間增加，結(jié)果并無顯著增加(p<0.05)。

圖3 不同浸提時(shí)間下牧草全氟含量(靜置浸提)

2.2.2 牧草全氟(酸超聲浸提)

圖4為不同浸提時(shí)間下牧草全氟(超聲酸浸提)測定的含量。牧草的目數(shù)分別為20目和40目，浸提時(shí)間分別為5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min。由圖4可知，40目牧草的全氟含量均高于20目牧草的全氟含量，且2種目數(shù)牧草全氟的含量均隨浸提時(shí)間的增加而增加。浸提5min時(shí)，20目和40目牧草全氟的含量分別為17.0mg·kg-1和21.2mg·kg-1；浸提10min時(shí)，分別為22.1mg·kg-1和28.0mg·kg-1；而浸提時(shí)間為30～60min時(shí)，20目和40目牧草全氟的的含量分別為26.9～30.3mg·kg-1、29.5～31.2mg·kg-1。由上述結(jié)果可知，浸提時(shí)間10min時(shí)，測定結(jié)果略低。而浸提15min后，所得結(jié)果有所增加。且隨浸提時(shí)間增加，結(jié)果并無顯著增加(p<0.05)。

圖4 不同浸提時(shí)間下牧草全氟含量(超聲浸提)

2.2.3 牧草全氟(灰化法)

上述試驗(yàn)以標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13083-2018作為參照測定了牧草全氟，以鹽酸作為浸提液。有研究表明，酸浸提法精密度較好，但通過文獻(xiàn)查詢，朗堃等研究表明通過結(jié)果數(shù)據(jù)比較分析，得到灰化法氟含量最高，酸提取次之，水提取和堿提取最低，說明灰化法前處理效果最好，酸提取次之，堿提取和水提取最差。酸浸提法浸提所得的氟離子可能僅為牧草內(nèi)部分氟含量，而對于氟污染區(qū)的牧草其測定值未必能反映出其體內(nèi)真實(shí)的氟含量，也就無法準(zhǔn)確判斷該地區(qū)氟污染的真實(shí)狀況。

試驗(yàn)采用灰化法研究牧草全氟含量，以HJ 873-2017土壤水溶性氟化物和總氟化物的測定為參照依據(jù)。相對于土壤，植物更易灰化消解。因此，本試驗(yàn)為節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間，分別于350℃、450℃、550℃ 3種溫度條件下進(jìn)行灰化，得出牧草全氟測定結(jié)果。結(jié)果表明，3種灰化溫度所得測定結(jié)果均高于酸浸提結(jié)果，450℃、550℃灰化溫度下所得結(jié)果略高于350℃，但3種結(jié)果間并無顯著性差異(p<0.05)。

圖5 不同浸提時(shí)間下牧草全氟含量(超聲浸提)

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用浸提法和灰化法測定牧草表面氟和全氟的含量，通過比較不同牧草目數(shù)和浸提時(shí)間下測定結(jié)果間的差異，探討牧草表面氟和全氟測定方法。所得結(jié)果如下。

3.1 牧草表面氟的測定

取一定質(zhì)量牧草以純水為浸提液靜置浸提3h或超聲浸提15min，測定所得結(jié)果可保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精密度。

3.2 牧草全氟的測定

3.2.1 酸浸提法

取一定質(zhì)量牧草以鹽酸(1mol·L-1)為浸提液，靜置浸提30min或超聲浸提15min，測定所得結(jié)果可保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精密度。

3.2.2 灰化法

取一定質(zhì)量40目的牧草在450±10℃時(shí)進(jìn)行灰化，測定所得結(jié)果可保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精密度