國產(chǎn)微波消解儀ICP/MS法測定大米中重金屬元素

高 峰 劉 螢 范 斐 劉來福* 趙靖敏 陳向斌 齊 娜 金曉靜 皮 娜

(1.北京出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心, 北京 100026；2.上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司，上海 201108)

國產(chǎn)微波消解儀ICP/MS法測定大米中重金屬元素

高 峰1劉 螢1范 斐1劉來福1*趙靖敏1陳向斌2齊 娜2金曉靜2皮 娜2

(1.北京出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心, 北京 100026；2.上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司，上海 201108)

采用快速高效的微波消解前處理方法，結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜對大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中砷、鉛、鎘、硒、鋁等元素進(jìn)行測定，結(jié)果表明，選用HNO3∶H2O2=6∶1的酸配比消解效果最好，所得各元素均在質(zhì)控范圍內(nèi)，回收率均在90%～101%之間，RSD(n=6)均在2.4%～6.1%之間。高通量的微波前處理結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜的方法，具有處理量大，操作快速簡便等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足大米等食品樣品的日常監(jiān)測需求。

高通量微波消解 ICP-MS 大米 重金屬

1 引言

近年來，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題已成為政府有關(guān)部門乃至普通百姓關(guān)注的焦點(diǎn)之一，其中有毒重金屬超標(biāo)和污染問題不容樂觀，尤其是對鉛和鎘的含量，無公害農(nóng)產(chǎn)品和綠色食品等食品標(biāo)準(zhǔn)中有嚴(yán)格限量，也是國家農(nóng)產(chǎn)品例行監(jiān)測的重要指標(biāo)。這些重金屬中鉛鎘毒性很大，容易進(jìn)入人體細(xì)胞，對內(nèi)臟器官造成損傷。因此，測定大米中的重金屬含量對人們健康非常重要。

微波消解法是采用在密閉容器中微波加熱反應(yīng)的一種方法。樣品可在高溫高壓條件下進(jìn)行酸消解，具有偶然誤差小、稱樣量少、消解快速完全等特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。采用微波消解法對大米進(jìn)行處理，可以方便快速地實(shí)現(xiàn)大米樣品的完全消解，滿足檢測要求。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來新的分析測試技術(shù)，具有檢測限低、線性范圍寬、干擾少、精密度高的特點(diǎn)，可進(jìn)行多元素的同時(shí)快速分析，能適應(yīng)復(fù)雜體系的痕量或超痕量元素分析，已在環(huán)保、冶金、地礦等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)采用微波消解技術(shù)對樣品進(jìn)行前處理，提高前處理的效率，并減少基體干擾，減少加入的酸的量，是一種環(huán)境友好的前處理方法。然后用ICP-MS儀對重金屬元素進(jìn)行測定，建立了測定大米中重金屬檢測的方法。

2 試劑及儀器

2.1 試劑

濃硝酸：優(yōu)級純；過氧化氫：優(yōu)級純；GBW10010(GSB-1) 大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；實(shí)驗(yàn)室用水均為超純水。

砷、鉛、鎘、硒、鋁 等元素混標(biāo)液

2.2 儀器

微波消解儀：TOPEX 40位，上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司；

電感耦合等離子體質(zhì)譜：NexION 350 Series，美國珀金埃爾默；

分析天平；離心機(jī)；移液槍；玻璃容量瓶；

實(shí)驗(yàn)中所用玻璃器皿使用前均經(jīng)20%硝酸浸泡24h后，超純水洗凈烘干備用

3 實(shí)驗(yàn)步驟

3.1 樣品處理

稱取樣品0.5g(精確至0.01g)樣品，置于60mL聚四氟乙烯的消解罐中，加入HNO3∶H2O2=6∶1，若反應(yīng)劇烈需靜置待反應(yīng)平穩(wěn)后，裝配消解罐運(yùn)行微波消解儀，運(yùn)行結(jié)束后，冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至25ml容量瓶中定容，搖勻待測，微波消解程序見表1。

表1 微波消解程序

3.2 儀器條件

本方法選擇的儀器工作條件為： 等離子氣10 L/min， 輔助氣0.2 L/min， 霧化器0.55 L/min，射頻功率1300 W，泵速1.5 mL/min。此工作條件下，儀器性能滿足實(shí)驗(yàn)的要求。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

用2%(體積分?jǐn)?shù)，下同)硝酸將混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級稀釋后，配制成濃度為：0、5、10、50、100 ng/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，在優(yōu)化的儀器條件下，通過蠕動(dòng)泵采集空白、標(biāo)準(zhǔn)溶液，儀器自動(dòng)繪制校準(zhǔn)曲線，各元素線性方程見表2。

表2 各元素線性方程

4 結(jié)果與討論

4.1 前處理方法選擇

測定大米中金屬元素，傳統(tǒng)樣品制備技術(shù)一般用酸溶法。酸溶法有常壓混合酸消解法和微波消解法。常壓混合酸消解法通常是HNO3，再加HClO4系列，為保證消解完全，通常要加兩次HNO3，因?yàn)槭堑蜏叵螅鈺r(shí)間比較長，酸用量大，酸中雜質(zhì)引起基體和空白污染。由于是敞開式消煮，也易造成交叉污染，空白值高，酸氣對檢測人員和環(huán)境也有很大的危害。

微波消解是一種嶄新、高效的樣品溶解技術(shù)。樣品在密閉容器中通過微波加熱使樣品在較高壓力和溫度下在強(qiáng)酸和氧化劑作用下高效快速消解。它溶樣時(shí)間短，試劑用量少，空白值低，基本避免了樣品污染和元素?fù)p失，保證了測定的準(zhǔn)確可靠，一次消解可以滿足多種金屬元素的測定，克服了常規(guī)消化需分開處理的不足之處，也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，是目前最理想并且成熟的樣品消解方法。

取大米國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用常壓消解法和微波消解法進(jìn)行樣品前處理對比并測定，結(jié)果見表3。表3比較了兩種消解方法酸用量、時(shí)間及檢測國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢測結(jié)果，從檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，樣品測定值均在允許誤差范圍內(nèi)，但是考慮工作效率和對環(huán)境的污染情況兩個(gè)因素，實(shí)驗(yàn)最終選擇微波消解法來處理大米。

表3 不同前處理方法對比

4.2 準(zhǔn)確度及精密度實(shí)驗(yàn)

選取GBW10010(GSB-1)大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照同樣的處理方法，使用相同的前處理設(shè)備及后續(xù)檢測儀器，每個(gè)樣品6個(gè)平行，分別在兩家不同實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理，結(jié)果如表4，從表中可以看出，兩家實(shí)驗(yàn)室所測定的多有元素均在質(zhì)控范圍內(nèi)，該方法準(zhǔn)確可靠。

表4 各元素測定結(jié)果

5 結(jié)論

本方法采用微波消解的前處理方法結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜對大米中重金屬元素進(jìn)行分析，檢測結(jié)果表明，該方法測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均在范圍內(nèi)，回收率符合要求，重現(xiàn)性高。

[1]董秋洪,聶根新,涂田華,等.食品中重金屬污染對人體健康的影響及其對策.城鄉(xiāng)致富，2003，(3)：37-38.

[2]張盼盼，等. 微波消解/ICP-OES法測定土壤中銅元素含量.化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料，2015，13(2)：91-93.

[3]趙明明,等.MPT-AES法測定大米中鉛和鎘.食品研究與開發(fā)，2015，(12)：103-105.

Application of domestic microwave digestion system on determination of heavy metal elements in rice.

Gao Feng1, Liu Ying1, Fan Fei1, Liu Laifu1*,ZhaoJingmin1,ChenXiangbin2,QiNa2,Jinxiaojing2,PiNa2

(1.BeijingEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Beijing100026,China; 2.PreekemScientificInstrumentsCo.,Ltd.,Shanghai201108,China)

As, Pb, Cd, Se and Al in rice were determined by ICP-MS assisted with a fast and efficient microwave digestion method. The digestion results showed that HNO3∶H2O2=6∶1 was the best acid proportion, and the content acquired for each element was within the scope of the reference standard material. The spiked recoveries were between 90%-101%, and the RSD(n=6) was between 2.4%-6.1%.The proposed method using dometic high-throughput microwave digestion system can meet the needs of daily monitoring for rice samples due to the merits of large handling capacity, rapid and simple operation.

microwave digestion system; ICP-MS; rice; heavy metal

國產(chǎn)分析儀器驗(yàn)證與綜合評價(jià)市場化推廣研究與實(shí)踐(Z161100003016006)

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.030

2017-06-19

高峰,男,1981年出生,本科高級工程師,就職于北京出入境檢驗(yàn)檢疫局。