微波消解-ICP-AES法測定蔬菜中重金屬含量

叢 俏，蔡艷榮

(渤海大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，應(yīng)用化學(xué)遼寧省高校重點實驗室，遼寧 錦州 121013)

微波消解-ICP-AES法測定蔬菜中重金屬含量

叢 俏，蔡艷榮

(渤海大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，應(yīng)用化學(xué)遼寧省高校重點實驗室，遼寧 錦州 121013)

采用微波消解處理樣品，以電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定8種蔬菜中的Zn、Pb、Cu、Cd 4種重金屬元素的含量。結(jié)果表明：此方法的檢出限為0.006～0.018μg/mL，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差0.17%～1.76%，加標(biāo)回收率為99.00%～102.95%。葉類蔬菜吸收重金屬的能力比茄果類蔬菜強(qiáng)。ICP-AES法測定蔬菜中重金屬元素的含量具有快速、靈敏、準(zhǔn)確性較好的優(yōu)點。

ICP-AES；微波消解；蔬菜；重金屬

蔬菜的重金屬污染，具有一定的隱蔽性，一般不會造成人們的急性中毒，而是通過食物鏈在人體中累積，危害人們的身體健康[1]。因此，檢測蔬菜中重金屬的含量具有重要的現(xiàn)實意義，可以加強(qiáng)人們對重金屬污染的重視，從而使農(nóng)戶采用合理的種植方法，提高蔬菜安全質(zhì)量。

測定食品中微量元素多采用分光光度、原子吸收等方法。這些方法不同程度的存在操作復(fù)雜、靈敏度低、測定速度慢等缺點[2-8]。ICP-AES法檢測結(jié)果準(zhǔn)確，分析速度快，線性范圍寬，靈敏度高，檢測限低，背景干擾小，并對多種元素可以進(jìn)行同時測定[9]。本實驗采用微波消解處理樣品，電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-AES)法測定蔬菜中Zn、Cu、Pb、Cd 4種重金屬元素的含量，旨在為蔬菜中重金屬更加準(zhǔn)確便捷的測定方法提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蔬菜 市售；硝酸、高氯酸、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液、鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液、鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液、銅標(biāo)準(zhǔn)溶液 國家環(huán)境保護(hù)總局標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所；本實驗用水均為二次蒸餾水；所有試劑為優(yōu)級純。

1.2 儀器與設(shè)備

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀 美國瓦里安公司；WD900DSl23-2微波爐 順德市格蘭仕電器實業(yè)有限公司；所用玻璃儀器及四氟乙烯燒杯均用質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.2%硝酸溶液浸泡24h以上，用去離子水反復(fù)沖洗，再用蒸餾水沖洗，晾干后使用[10]。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

預(yù)先將待消解的蔬菜樣品用清水洗凈，除去不可食用部分(蒂、核等)，再用二次蒸餾水漂洗3次，將皮和肉分離并切塊，粉碎至約1mm大小的碎屑，研磨成漿狀。準(zhǔn)確稱取樣品4g于聚四氟乙烯燒杯中，分別加入2mL 濃HNO3、1mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)30% H2O2，置于微波爐中，在火力80%(最大功率360W)下消化2min，最終使樣品消解成透明溶液，將消解液轉(zhuǎn)入25mL比色管內(nèi)，用蒸餾水洗滌燒杯數(shù)次，合并洗滌液，定容至25mL，供儀器分析用[11-12]。

1.3.2 儀器工作參數(shù)與測試方法

優(yōu)化后的ICP-AES工作條件見表1。在儀器工作條件下，依次對樣品溶液進(jìn)行測定，取3次讀數(shù)的平均值為測定值。

表1 ICP-AES的工作條件Table1 Working conditions of ICP-AES

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品的預(yù)處理

2.1.1 消解方法的選擇

分別選擇微波消解、干法消解、濕法消解3種消解方法對蔬菜樣品進(jìn)行消解，平均測定結(jié)果見表2。由表2可以看出，微波消解的樣品值略高于其他兩種的消化值，主要是微波消解比較完全，而且過程中無損失；對其余兩種消解方法來說，干法消解樣品的結(jié)果較好于濕法消解的結(jié)果，濕法消解采用容器容量較大，轉(zhuǎn)移不易徹底，因此造成測量值偏低，而且其在消解過程中易形成酸霧危害操作人員的身體健康；干法消解與微波消解相比不僅耗時較長，而且在消解過程中易造成揮發(fā)元素的損失。綜上所述，微波消解是一種較好的消解方法。

表2 消解方法的比較Table2 Comparison among different digestion methods for the determinations of four heavy metals

2.1.2 消解液的選擇

I C P-A E S法測定樣品的消解液多采用H N O3、 H2SO4、HClO4、HCl、HF、H2O2及其混合酸。對于ICP 而言，由于無機(jī)酸的加入易導(dǎo)致溶液黏度和元素原子激發(fā)狀態(tài)的改變，而對于ICP-AES法測定的影響大小為H2SO4＞H3PO4＞HCl＞HNO3，因此，應(yīng)盡量選用較低濃度的HNO3或HCl為宜，并嚴(yán)格保持標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品溶液的酸度一致[13]。本實驗中消解液選用2mL濃HNO3和1mL 30% H2O2。

2.2 儀器測定波長的選擇

各元素分析譜線的選擇是根據(jù)元素的譜線特征、元素間的干擾情況以及儀器對該種元素的檢測靈敏度確定的。選擇發(fā)射凈強(qiáng)度大、信噪比高、背景低、共存元素干擾少、強(qiáng)度匹配的譜線為待測元素的分析譜線[14]。本實驗選擇最佳分析譜線見表3。

表3 ICP-AES測定波長Table3 Optimal wavelengths for the ICP-AES determinations of four heavy metals

2.3 檢測方法考察

2.3.1 線性范圍與方法檢出限

依照儀器工作參數(shù)與測試方法，分別測定Z n、Cu、Pb、Cd標(biāo)準(zhǔn)系列的工作曲線，由工作曲線得到回歸方程和相關(guān)系數(shù)(r)。按實驗方法測定，取空白溶液平行11次的結(jié)果計算[15]，得出各重金屬的檢出限見表4。各重金屬的線性范圍在0～5.0μg/mL之間，檢出限為0.006～0.018mg/L。

表4 ICP-AES測定的回歸方程和檢出限Table4 Linear regression equations and detection limits of four heavy metals

2.3.2 精密度和加標(biāo)回收實驗

表5 加標(biāo)回收實驗Table5 Spike recoveries for four heavy metals

準(zhǔn)確稱取一定量樣品，按樣品處理方法進(jìn)行處理，每個實驗重復(fù)測定6次，計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。RSD的范圍在0.17%～1.76%之間，說明儀器工作穩(wěn)定，重復(fù)性較好，精密度較高。分別加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定Zn、Pb、Cu、Cd，計算加標(biāo)回收率。各元素的回收率在99%～102.95%之間，說明測定方法的準(zhǔn)確度較好，結(jié)果見表5。

2.4 樣品分析結(jié)果

國家蔬菜食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 13106—91《食品中鋅限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GB 15199—1994《食品中銅限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GB14935—94《食品中鉛限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、GB 15201—94《食品中鎘限量衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中，對4種重金屬(鉛、鎘、銅、鋅)的限量做了明確規(guī)定，分別為鋅≤20mg/kg、銅≤10mg/kg、鉛≤0.2mg/kg和鎘≤0.05mg/kg。對蔬菜樣品中Zn、Cu、Pb、Cd的含量進(jìn)行平行3次測定，分析結(jié)果見表6。

表6 蔬菜中重金屬平均含量測定結(jié)果Table6 Contents of four heavy metals in different species of vegetables determined by the method

由表6可見，在檢測的8種蔬菜中，鋅的平均含量遠(yuǎn)低于國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的允許量，合格率為100%；8種蔬菜中芹菜受到銅的污染，為限量的1.12倍；小白菜、韭菜均受到鉛的污染，小白菜和韭菜中鉛超標(biāo)，分別是限量的1.02倍和1.04倍；芹菜中鎘的含量超過標(biāo)準(zhǔn)值，是國標(biāo)限量值的1.70倍。總體來看，葉類蔬菜(芹菜、菠菜、小白菜、韭菜)較茄果類蔬菜(黃瓜、青椒、茄子、蕃茄)重金屬超標(biāo)嚴(yán)重，說明葉類蔬菜吸收重金屬的能力比茄果類蔬菜強(qiáng)。

3 結(jié) 論

采用微波消解-ICP-AES法，測定蔬菜中的鉛、鎘、鋅、銅元素的含量，經(jīng)實驗證明，該方法具有快速、靈敏、準(zhǔn)確性較好等優(yōu)點。在所測定的8種蔬菜中，鋅的含量均遠(yuǎn)低于國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的允許量；芹菜受到銅污染；小白菜、韭菜均受到鉛的污染；芹菜中鎘的含量超過標(biāo)準(zhǔn)值。總體來看，葉類蔬菜吸收重金屬的能力比茄果類蔬菜強(qiáng)。

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Determination of Heavy Metals in Vegetables by Microwave Digestion/Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy

CONG Qiao，CAI Yan-Rong
(Liaoning Key Laboratory of Applied Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

A microwave digestion/inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) method was presented for the determinations of Zn, Pb, Cu and Cd in vegetables. The detection limits of the method for the elements varied from 0.006 to 0.018 mg/L, with relative standard deviations between 0.17% and1.76%, and the spike recovery ratios for them were in the range from 99.00% to 102.95%. The actual applications demonstrate that this method is sensitive, and that the leaf vegetables can adsorb more heavy metals than fruit vegetables such as eggplant.

ICP-AES；microwave digestion；vegetable；heavy metal

TS207.51

A

1002-6630(2010)20-0290-03

2010-01-10

遼寧省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目(2006032；2010010)

叢俏(1979—)，女，講師，碩士，主要從事環(huán)境分析研究。E-mail：cqiao79@yahoo.com.cn