微波消解-火焰原子吸收光譜法測定三峽庫區鯉魚中4種重金屬元素

王兆丹，曲留柱，韓林，唐華麗，肖國生

(重慶三峽學院 生命科學與工程學院，渝東北特色生物資源開發利用工程中心，重慶，404100)

微波消解-火焰原子吸收光譜法測定三峽庫區鯉魚中4種重金屬元素

王兆丹*，曲留柱，韓林，唐華麗，肖國生

(重慶三峽學院 生命科學與工程學院，渝東北特色生物資源開發利用工程中心，重慶，404100)

建立鯉魚中4種重金屬元素的微波消解-火焰原子吸收測定的方法。利用微波消解處理鯉魚樣品，使用火焰原子吸收光譜方法測定鯉魚中Pb、Cd、Cu和Cr的含量。結果顯示， 鯉魚中Pb、Cd、Cu和Cr含量分別為0.361、0.153、5.860、1.273 μg/g，除Cd以外，均在國家限量范圍之內；方法檢測線為0.01～0.12 μg/g，精密度試驗RSD為1.74%～4.56%，重復性試驗RSD為2.89%～5.76%，加標回收率為94.1%～121.5%；與國標檢測方法相比，該方法檢測速度快、精密度高。因此，該測定方法操作簡單、速度快，靈敏準確，可用于三峽庫區鯉魚中4種重金屬元素的測定。

微波消解；火焰原子吸收光譜；三峽庫區；鯉魚；重金屬

作為我國重要的淡水資源，三峽庫區備受世界關注。自三峽水庫蓄水后，由于支流庫灣枯水期的來水量小，加上水庫回水的頂托影響，在支流回水區的末端，形成水流緩慢，局部水域相對靜止的庫灣，類似于湖泊型水庫，更利于重金屬等污染物的積累[1]。泥沙在庫區大量沉降，吸附在泥沙中的重金屬存在通過底棲生物進入魚類食物網的可能，因此，加大了發生魚類重金屬污染的風險[2-3]。

三峽地區魚類資源豐富，是重要的經濟魚類的原種產地和大量魚類棲息、攝食、產卵的重要水域[4-5]，也是庫區人們重要的肉類來源之一。重金屬因不能被生物降解會在水生生物體中富集并積蓄[6]，達到一定濃度，使本來為人們提供豐富食用蛋白的魚類可能成為濃縮毒物的載體，進而危及庫區消費者的身體健康。重金屬危害是多系統，多器官的[7]，對神經系統[8]、免疫系統[9]、生殖系統以及肝臟[10]、腎臟[11]等都有極大的危害。

近年來，重金屬的檢測方法發展很快，有原子吸收光譜法[12]，電感耦合等離子體原子發射光譜[13]，質譜法[14]等。但是，關于鯉魚中重金屬檢測的相關研究較為少見。微波消解制樣是近年來產生的一種新興而高效的樣品預處理技術，是保證檢測結果可靠的關鍵環節，常與原子吸收[15]、等離子質譜等儀器聯合[16]，用于微量金屬元素的檢測等[17]。因此，本文通過微波消解處理鯉魚樣品，火焰原子吸收光譜法測定其重金屬含量，建立微波消解-火焰原子吸收光譜檢測方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

Pb、Cd、Cu、Cr的標準溶液，濃度1 000 μg/mL，購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心；濃HNO3、濃HCl(優級純)，重慶吉元化學有限公司。

鯉魚，購自三峽庫區漁民，主要測定可食用價值比較高的魚肉，冷凍干燥后粉碎過100目篩，將樣品烘干至恒重，置于玻璃干燥器中備用；試驗用水均為超純水。

1.2 儀器與設備

安東帕微波消解儀(型號Multiwave 3000)，奧地利安東帕有限公司；島津原子吸收分光光度計(型號 AA-6300)，日本島津公司；趕酸器(型號VB 20)，南京瑞尼克有限公司；冷凍干燥機(型號 FD-1A-50)，上海喬躍電子有限公司；電子分析天平(型號 BSA224S)，德國賽多利斯集團；容量瓶等。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品消解的方法

用萬分位分析天平稱量冷凍干燥后鯉魚樣品約0.5 g，將樣品放入聚四氟乙烯消解管中，加入濃HNO36 mL、濃HCl 1 mL，然后組裝消解管，同時做樣品的空白和加標試驗。將十六聯體消解罐置于微波消解儀中，按預先設定好的微波消解程序進行消解(表1)。

表1 微波消解程序

消解結束后，取下聚四氟乙烯內管，放在趕酸器上進行趕酸處理，趕酸器溫度設置為175 ℃，趕酸至近干，待樣品冷卻至室溫后，將消解液轉移用質量分數1% HNO3定容至50 mL容量瓶，待測。

1.3.2 樣品的檢測方法

1.3.2.1 標準曲線的繪制

取1 000 μg/mL的Pb、Cd、Cu和Cr的標準溶液稀釋后按表2配成各元素的系列標準溶液以吸光度值為縱坐標，元素的質量濃度為橫坐標，分別繪制Pb、Cd、Cu和Cr的標準工作曲線，并擬合線性工作方程，測定10次空白溶液結果，計算各元素空白溶液標準偏差(s)，以3倍的標準偏差(3 s)除以斜率計算出檢測線(見表2)。

表2 標準溶液濃度和工作方程

1.3.2.2 樣品檢測

用島津AA-6300原子吸收分光光度計測定鯉魚樣品消解液中Pb、Cd、Cu和Cr的含量。儀器工作條件見表3。通過式(1)確定樣品中金屬元素的含量。

表3 儀器工作條件

(1)

式中：C，樣品溶液質量濃度，μg/mL；V，樣品溶液定容體積，mL；f，樣品溶液稀釋倍數；m，樣品質量，g。

2 結果與分析

2.1 方法的精密度

準確稱取0.5 g左右鯉魚樣品，微波消解和趕酸處理后按1.3.2.2試驗方法測定Pb、Cd、Cu和Cr的含量，結果顯示，鯉魚中Pb、Cd、Cu和Cr的含量分別為0.348、0.147、5.837、1.270 μg/g，測定結果RSD為1.10%～4.56%，均小于5%，說明該方法的精密度較高。

表4 精密度試驗(n=6)

2.2 方法的重復性

準確稱取6份0.5 g左右的鯉魚樣品，按照上述1.3試驗方法進行微波消解和測定Pb、Cd、Cu、Cr的含量，結果見表5。試驗結果表明，鯉魚中Pb、Cd、Cu和Cr含量分別為0.361、0.153、5.860、1.273 μg/g，鯉魚中Pb、Cd、Cu和Cr的重復性試驗的RSD為2.89%～5.76%，均小于10%，說明該方法重復性較好。

表5 重復性試驗(n=6)

2.3 加標回收率試驗

按照上述1.3試驗方法進行梯度加標回收試驗，試驗結果見表6。由表6可知，鯉魚樣品的加標回收率在94.1%～121.5%之間，滿足日常分析質量控制要求。

表6 回收率實驗(n=6)

2.4 不同消解方法對比實驗

將本試驗方法與國標推薦的重金屬測定方法進行對比，結果見表7。由表7可知，相比傳統的消解方法，微波消解和干法方法的檢測結果存在顯著差異(P<0.05)，微波消解方法明顯優于干法消解方法；與濕法消解相比，檢測結果差異不顯著，但是微波消解處理方法的測定結果更為準確，檢測結果略好于濕法方法；而檢測時間和速度明顯優于傳統消解方法。

3 討論

3.1 消解劑的選擇

常用的微波消解劑有濃HNO3、濃HCl和H2O2。濃HNO3具有強酸性和氧化性，而濃HCl相對溫和，H2O2與濃HNO3配合使用，起到輔助氧化的作用，加速氧化的過程，消解過程比較劇烈。本實驗在前期研究基礎上，采用濃HNO3與濃HCl配合使用，既能達到微波校級的效果，反應有比較溫和，避免微波過程中爆管的發生，是理想的微波消解試劑。濃HNO3與濃HCl按照體積比6∶1的比例添加，該比例是在其他條件不變的情況下，改變兩者之間比例，以回收率為指標，通過實驗來最終確定的。

表7 國標消解法與本法消解測定結果比較

注：a表示與干法消解方法相比差異顯著(P<0.05)。

3.2 消解方法的選擇

魚類樣品常用的消解方法有微波消解、干法灰化法、濕法消解和酸萃取法。國標推薦的干法灰化法對熔點低的金屬元素影響比較大，測定結果偏低。濕法消解法多采用濃硫酸，易形成不溶性化合物，干擾測定結果。上述2種方法速度慢、耗時比較長。而微波消解制樣是近年來產生的一種新興而高效的樣品預處理技術，微波消解法具有消解速度快、效果好，是目前固體樣品消解處理比較理想方法。因此，本試驗采用微波消解處理樣品極大縮短消解的時間，因為微波消解技術一方面進行高壓消解，另一方面能夠快速加熱，從而加快樣品的消解速度。此外，微波消解方法彌補了傳統消解方法處理樣品少，處理速度慢、精密度低等缺陷，在提升分析儀器的先進性的同時，也使分析結果的準確度、精密度和效率大為提高。

3.3 鯉魚重金屬含量與國標的對比

將鯉魚重金屬的檢測結果與國家限量標準進行對比，鯉魚中Pb、Cd、Cu和Cr含量分別為0.36、0.153、5.860、1.273 μg/g。GB2762—2012食品中Pb、Cd、Cu和Cr的限量標準分別為0.5、0.1、50、2.0 mg/kg。由此可知，鯉魚中除了重金屬Cd以外，其他的重金屬含量都在國家衛生限量范圍之內。因此，食用鯉魚可能存在鎘超標的潛在風險，但是具體情況還需進一步的調查研究，此外，與當地居民的消費習慣和體質指數等都有一定的關系。

3.4 方法科學性

在參考前人研究的基礎上[18-20]，對試驗方法的精密度、重復性和回收率進行了考察。精密度、重復性和回收率實驗結果表明該方法精密度、重復性和回收率在可接受的范圍之內。但是個別重金屬的重復性實驗或回收率試驗的RSD超過5%，不是特別的理想。另外，對方法的穩定性需要進一步考察，來增加方法的有效性和科學性。

4 結論

微波消解-火焰原子吸收光譜法可用于三峽庫區鯉魚中重金屬含量的檢測。該方法具有檢出限低，準確度高，操作簡便，檢測速度快，回收率高，勞動強度低等特點，適用于魚類等水產品中重金屬的檢測分析。

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Determination of four kinds of metal elements in carp in the Three Gorges Reservoir by FAAS with microwave digestion

WANG Zhao-dan*，QU Liu-zhu，HAN Lin，TANG Hua-li，XIAO Guo-sheng

(School of Life Science and Engineering, Chongqing Three Gorges University/ Engineering Center of Characteristic Biological Resources in Northeast of Chongqing, Chongqing 404100,China)

To establish the detecting method for four heavy metal elements in carp by flame atomic absorption spectrometry (FAAS) with microwave digestion. The carp samples were digested by microwave digestion, the concentration of Pb, Cd, Cu and Cr in carp were detected by flame atomic absorption spectrometry. Results showed the average concentration of Pb, Cd, Cu and Cr in carp was 0.361、0.153、5.860、1.273 μg/g. The detected levels of studied metals were below the legal national limited standards except Cd. The detection limits was 0.01-0.12 μg/g，the RSD of the precision test was 1.74%-4.56%, the repeatability test was 2.89%-5.76% and the recovery rate of samples was between 94.1%-121.5%. Compared with the national standard, this method is more fast and accurate. Therefore,the advantages of this method are simple, rapid, accurate and can be used for the detection of four heavy metal elements in carp in the Three Gorges Reservoir area.

microwave digestion ; flame atomic absorption spectrometry(FAAS) ;Three Gorges Reservoir；carp；heavy metals

博士研究生，副教授(本文通訊作者,E-mail: wde￣airen07@163.com )。

重慶市教委科學技術研究項目(KJ1501005)；國家重點研發計劃(2016YFD0400604); 重慶市萬州區科技計劃項目(201403064)

2016-10-31，改回日期：2016-12-16

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201706043