民以食为天，全球约有一半的人口每天以米饭作为主食，相较于其他植物性食物，大米中的无机砷含量可能要比其他谷物类食物高出十几倍。

       因此，普遍认为大米是人们饮食中无机砷的主要来源。研究表明，长期接触砷会导致膀胱、肺、皮肤和前列腺癌，以及心脏病。随着许多国家即将实施的新的食品法规，对大米产品中砷含量的常规监测需求日益增加。

       全反射X射线荧光光谱（TXRF）作为一种高效可靠的痕量元素分析方法，特别适合小型实验室或在偏远地区对于大米中无机砷含量的快速筛查分析。

那么大家关心的问题来了，为什么大米中含有较高的砷As?

       砷（As）在元素周期表中与氮和磷同属一个族，因此砷的化学性质在很多方面与这两种重要的营养元素相似。这可能是许多海洋生物以及海洋藻类和植物中砷含量较高的原因。

       砷（As）在全球范围内自然存在于土壤和水中。地下水作为饮用水的重要来源，地下水中砷的浓度通常低于10ug/L（ppb），但在某些地区可以甚至可以高达5000ug/L。因为喜马拉雅山脉的岩石中砷（As）具有较高的As含量，恒河等河流会将其携带到印度、孟加拉国和其他亚洲国家的人口密集平原。

       全球约有80%的水稻是在水田中收获的（见表1中的前五大水稻生产国），这导致水稻对砷的吸收量是其他谷物的十多倍。此外，水淹使得土壤条件变得厌氧，这会导致砷从结合的稳定形式转化为更活跃的形式。水稻的无机砷浓度通常在0.1至0.4mg/kg。尽管鱼类和其他海产品通常含有更高的总砷浓度，但其中大部分转化为毒性较低或无毒的有机形态。

实验内容：

       尽管已有多种分析技术已被用于测定大米中的砷含量，但人们迫切需要一种制样简单、易于日常操作的分析方法。特别是在发展中国家和偏远地区，日常检测大米中的砷含量变得尤为重要，这要求在日常分析中要尽可能避免繁杂的样品处理步骤、频繁的设备校准过程和重复性的数据分析。

       近年来，全反射X射线荧光光谱（TXRF）技术因其在环境和食品样本中测量微量元素的高效性和便捷性广受关注。本实验中，研究人员对 NIST 1568a 和 NIST 1568b米粉标准样品以及来自东南亚和澳大利亚不同的 12 个大米样品通过布鲁克全反射X射线荧光光谱仪（TXRF）S2 PICOFOX进行了分析，并且与ICP-MS结果做了对比。

全反射XRF测试样品制备简单，无需消解以及耗材，本案例中样品制备过程如下:

1.研磨> 2.称量> 3.加入曲拉通制成悬浮液> 4.添加内标> 5.振荡摇匀> 6.滴至载样玻片>7.加热烘干>8.开始测试

实验结果：

       下图为全反射XRF测试NIST 1568a的能量范围 >8kev光谱放大图， 这是全反射测试大米样品的典型光谱图，从图中可以看到微量的As砷的明显特征谱峰。此外，全反射还能够同时检测大米中的主量元素（P、S、Cl、K、Ca）以及其他痕量元素（Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Se、Rb、Sr、Ba、Hg）。

       下图对比了12个大米样品和两个NIST 标准样的TXRF测量结果和ICP-MS数据。考虑到数值的标准偏差，TXRF的大米样品中各元素结果与标准样品的参考值具有很好地一致性。对于12个各地大米样品的ICP-MS数据，没有提供标准偏差。但TXRF测试值与ICP-MS数据也相符，即使在低于0.2 ppm的浓度范围内也是如此。

       上图中还展示了欧盟和中国相关法律规定的可接受砷含量水平。从图中可以看出TXRF在大米中As的检出限4到5倍低于该控制线，因此完全可以使用TXRF作为一种日常分析手段对大米中砷的含量进行监控筛查。

实验结论：

       由于出色的痕量元素检测灵敏度，全反射X射线荧光光谱（TXRF）是测定大米产品中砷含量的优选方法。它为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决方案。这项技术适合小型实验室，并且对于发展中国家是一种宝贵的分析技术。

       与原子吸收光谱（AAS）、电感耦合等离子体光学发射光谱（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）相比，全反射X射线光谱仪S2 PICOFOX具有以下优势：

·   样品制备简单，无需消解

·   使用成本低

·   体积小巧，设计紧凑，能够配合移动测样车实现现场检测

·   无需安装配备排气和气体供应的复杂实验室基础设施

·   操作简单易上手，设备免维护