衡水湖周邊小麥中重金屬鉛含量的測定

曹利慧

（衡水學院化學化工學院 河北衡水 053000）

前言 :隨著工業化進程的加快和城市現代化的不斷發展，生態環境質量嚴重惡化。近年來重金屬污染事件不斷出現，引起了人們對重金屬危害的關注。鉛是一種危害極大的重金屬元素，且具有神經毒性,在人體內不但沒有任何正面生理功能，反而對人體的負面影響也非常嚴重，對人體只有毒害作用[1]。鉛主要損害人體的神經系統、造血系統、消化系統、腎臟和免疫系統，降低肌體抵抗力，其引起的智力損害是不可逆轉的。自然界中鉛以食物鏈的方式進入人體，人體鉛的主要來源是糧食。我國NY861-2004 標準中規定糧食及其制品中鉛限量為0.4mg/kg，快速準確的測定糧食中鉛含量有利于食品衛生安全的有效控制[2]。

糧食生長過程中的土壤環境是影響糧食鉛含量的一個重要因素[3]。衡水湖是國家級濕地生態系統的自然保護區，其周邊具有豐富的水源，沙、壤等，主要作物有小麥、玉米、棉花、大豆等。本課題以衡水湖周邊的主要作物小麥為研究對象，以紫外-可見分光光度法為檢測方法，二甲酚橙作為顯色劑，用Pb-XO-CTMAB 三元絡合體系來進行重金屬鉛的含量測定。其測定結果不但有利于食品衛生安全的有效控制，還可以監測衡水湖周邊土壤環境、為衡水湖的生態環境優化提供依據。

一、實驗部分

1.儀器與主要試劑

（1）可見分光光度計，722 型，北京普析通用儀器有限責任公司；

（2）馬弗爐，上海嘉展儀器設備有限公司；

（3）鉛標液（10mg/L）：準確稱取0.3986g 硝酸鉛于燒杯中，加入25mL1mol/L的硝酸溶解，用水定容至250mL容量瓶中，配成標準鉛儲備液；移取1.00mL 標準鉛儲備液于100mL 容量瓶中定容，制成標準鉛溶液。

（4）緩沖溶液(400g/L)：準確稱取六次甲基四胺40.0524g，加3mol/L 的HCl 溶液，調節pH 在6.0 左右，定容至100mL容量瓶。

（5）抗壞血酸溶液(2.0g/L)：，準確稱取0.2030g抗壞血酸，加水溶解并定容至100mL容量瓶；

（6）氟化銨溶液(2.0g/L)：準確稱取0.2130g 氟化銨，加水溶解并定容至100mL容量瓶；

（7）二甲酚橙溶液(2.0g/L)：準確稱取0.2122g 二甲酚橙，加水溶解并定容至100mL容量瓶；

（8）2.0g/L 十六烷基三甲基溴化銨溶液（CTMAB）：準確稱取0.2011g 十六烷基三甲基溴化銨，加水溶解并定容至100mL容量瓶。

2.樣品前處理

準確稱取三份小麥樣品于瓷坩堝中，質量分別為4.0016g，3.9881g，4.0461g，先用小火在可調式電熱爐上炭化大約十分鐘直至無煙，再移入馬弗爐中進行灰化，溫度為600℃，灰化7h左右，然后取出冷卻，若樣品灰化不完全，則加入2mL 混合酸在可調式電熱爐上小火加熱，反復直到消化完全。消化完全后取下冷卻，分別加入10mL1mol/L 硝酸溶液溶解灰分，用玻璃棒引流將試液轉入50mL 容量瓶中，并用蒸餾水多次洗滌瓷坩堝和玻璃棒，合并洗滌液并定容至刻度線，搖勻備用。

3.標準曲線繪制

取6 個容量瓶，按①-⑥標號，依次加入上述六次甲基四胺溶液7.20mL，混勻，抗壞血酸溶液2.00mL，混勻，氟化銨溶液4.00mL，混勻，二甲酚橙溶液4.00mL，混勻，CTMAB 溶液5.00mL，混勻，靜置10min 左右，用1cm 的比色皿，以未加鉛標準溶液的溶液為參比溶液，在波長為580nm處測量各個試樣用移液管分別移取上述標準鉛溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL 于6 只50mL 容的吸光度。其濃度與吸光度值如下表，鉛標準曲線見圖1.

圖1 鉛離子的標準曲線

由上圖可知，Pb2+的含量在0-1.8mg/L 范圍內符合朗伯.比爾定律，回歸方程為 y=0.05304x-9.52381×10-5， 相關系數R為0.99461，摩爾吸光 系 數 為 1.02×104L/(mol·cm)

二、實驗結果與討論

1.測定波長的選擇

圖2 絡合物與空白試劑的吸光度曲線

以加入鉛標準液0.00和2.00mL 的兩組溶液為研究對象，以不同波長下Pb-XO-CTMAB 形成的三元絡合物在的吸光值繪制曲線，其吸光曲線見圖2。

備注 A：空白溶液的吸收光譜 B：Pb-XOCTMAB 絡合物的吸收光譜由圖2可以看出，空白試劑的最佳吸收波長在430nm左右，Pb-XO-CTMAB 絡合物的最佳吸收波長在580nm 左右，本實驗采用的波長是580nm。

2.溶液最佳酸度的選擇

以⑤號溶液為研究對象，改變溶液的酸度，分別在不同pH范圍內測量其吸光度。

pH與吸光度的關系見圖3。

圖3 溶液pH 與吸光度的關系曲線

由圖3 可知，在其他條件不變的條件下，用稀鹽酸改變緩沖液的pH值，分別在

580nm 下測量其吸光度值，結果表明，在pH=6時，溶液具有最大吸光值。

3.二甲酚橙溶液用量的選擇

取六個50mL容量瓶，分別加入5.00mL標準鉛溶液，7.20mL六次甲基四胺溶液，2.00mL 抗壞血酸，4.00mL 氟化銨，依次加入1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00mL二甲酚橙，再加入5.00mLCTMAB溶液，加水定容，搖勻靜置10min 后依次在580nm 下測量其吸光值。二甲酚橙用量對吸光值的影響見圖4。

圖4 二甲酚橙用量對吸光值的影響

本實驗測試結果表明，當二甲酚橙的用量為4.00mL時，溶液的吸光值最大，當用量大于4.00mL 時，吸光值減小，但是無太大變化，所以二甲酚橙的用量選擇使用4.00mL。

4.CTMAB 溶液用量的選擇

用移液管各取1.00mL 鉛標液于7 只50mL 容量瓶中，依次加入7.20mL六次甲基四胺溶液，2.00mL抗壞血酸溶液，4.00mL氟化銨溶液，4.00mL二甲酚橙溶液，然后分別加入1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.00mLCTMAB 溶液，在580nm 下測量吸光值，CTMAB 用量對吸光度的影響見圖5。

圖5 CTMAB 用量對吸光度的影響

在其他條件不變的前提下，增加CTMAB 的用量，吸光值逐漸增大，當CTMAB 的體積大于5.00mL時，溶液的吸光度基本不再變化，故實驗選擇的最佳CTMAB 的體積為5.00mL。5. 最佳顯色時間及絡合物的穩定性

在波長為580nm 下，加入標準鉛溶液5.00mL 于50mL 容量瓶中，其他條件不變，定容后進行穩定性測定，結果表明：Pb-XO-CTMAB 三元絡合物的最佳顯色時間是10min，并且穩定時間至少為1h。

6.干擾離子的影響

對該標準鉛溶液進行干擾性試驗，允許的相對誤差為±5%。下列常見共存離子的最大含量(以μg 計)：Ca2+( 150)、Zn2+(200)、Fe2+(300)、Cl-(400)、NO3-(300)、Cu2+(400)。

實驗表明：抗壞血酸和氟化銨作為掩蔽劑，加2.00mL抗壞血酸可以掩蔽Fe2+，加4.00mL 氟化銨溶液可以掩蔽Ca2+ 、Zn2+、Cu2+等離子的干擾。

7.樣品的測定

用移液管分別準確移取三處不同地方小麥樣品前處理液10.00mL 于50mL 容量瓶中，按照步驟2.3 進行一系列操作，以未加鉛標準溶液的溶液為參比溶液，在波長為580nm處測量各個樣品的吸光度。測定結果見表1。測定結果表明，衡水湖小麥鉛含量均在0.4mg/kg 以內，其鉛含量符合國家規定的鉛限量的標準，說明衡水湖周邊環境良好，污染小。

表1 小麥樣品的測定結果

按試驗方法，移取樣品溶液 10.00 ml 進行測定，對各樣品進行加標回收試驗，測定結果見表2。

表2 小麥樣品的加標回收實驗結果

三、 結論

該研究表明在十六烷基三甲基溴化銨溶液（CTMAB）存在下 XO 與 Pb(Ⅱ) 的三元顯色體系穩定，該方法操作簡便，靈敏度高，用于小麥中鉛含量的測定效果令人滿意，加標回收率達 97．2% ～102．7%。

[1]周芳.趙鑫.岳忠巖. 微波消解-分光光度法測定水果中鉛(Ⅱ)含量[J]. 理化檢驗(化學分冊),2014,07:884-886.

[2]盛強,熊升偉,姜濤,李輝章,劉云花. 石墨爐原子吸收光譜法測定糧食中鉛含量[J]. 糧油倉儲科技通訊,2012,01:45-46.

[3]李萍.魯長豪. 糧食中鉛的測定方法比較和四川省糧食中鉛的本底值調查[J]. 華西預防醫學,1987,03:52-60.