快速消解技術

[摘 要] 本文主要進行快速消解前處理研究，快速消解-火焰原子吸收光譜法測定土壤及農產品（水稻）中的鎘元素與常規樣品前處理方式一樣可以保證測定的準確性，測定結果的相對誤差可以控制在質控樣允許誤差范圍內，采用該技術測定的檢出限土壤和水稻分別為0.011、0.015 μg/L，方法檢出限為1.10、0.38 ng/g，采用快速消解技術，可以快速得到消解結果，效率更高；同時，低溫消解也不會造成樣品損失，是一種很好的樣品前處理技術。

[關鍵詞] 鎘；快速消解；石墨爐法

[中圖分類號] O651.2 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）06-69-3

目前，農產品及食品安全問題是受重點關注的，食品在生產、流通和儲存等各環節都有可能引入污染，鎘（Cd）對人體的肝、腎等臟器有很大的危害，會影響慢性中毒，鎘的生物學半衰期為10～30 a，因此關注鎘的檢測至關重要。本文所開展的實驗室測定的是農產品在生產環節中土壤及農產品中重金屬鎘的含量。目前，土壤中鎘的測定方式主要是電熱板全消解或微波消解-原子吸收石墨爐法，這也是經典的消解方式，對應的檢測方法標準有GB/T 17141-1997《土壤質量 鉛、鎘的測定-石墨爐原子吸收分光光度法》[1]和GB 5009.15-2014《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》[2]含原子吸收法和分光光度法，土壤檢測標準方法中采用四酸溶樣法進行處理，食品檢測標準方法中采用馬弗爐高溫灰化、硝酸提取的方式進行溶樣或壓力罐消解溶樣。兩種方法的相同之處在于都會采用高溫加熱，同時處理的時間較長，容易造成元素的損失。而本文所探討的前處理方式是在保證能進行準確定量的同時，將樣品進行快速溶解；并同時研究土壤與對應的農產品之間的相互聯系，并進行了精密度和準確度測定試驗。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器。原子吸收光譜儀（PerkinElmer公司，AA900T），配鎘空心陰極燈，一體化等溫平臺-橫向加熱THGA石墨管，縱向塞曼扣背景校正系統，電子天平（梅特勒-托利多公司，精度0.1 mg）。

1.1.2 試劑。鎘標準液（PerkinElmer公司，1 000 mg/L，125 mL）；硝酸鈀（基體改進劑，1萬mg/L，50 mL），硝酸，鹽酸，氫氟酸（UPS級，蘇州晶瑞化學有限公司），超純水，曲拉通（優級純，默克）。

1.2 儀器工作條件

石墨爐及光譜儀工作參數見表1和表2。

1.3 試驗方法

1.3.1 標準溶液的配制。本試驗涉及到農產品（水稻）和土壤的測定，在測定中對于水稻采用標準加入法進行測定，而對土壤則采用標準匹配法進行測定。

一是標準溶液制備。移取1.0 mL 1 000 mg/L的Cd標準溶液于100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，此時該溶液的濃度為100 μg/L；再取2.5 mL 100 μg/L的Cd標準溶液于100 mL容量瓶中，用1%硝酸定容，此時Cd標液的濃度為2.5 μg/L，將此標液用于石墨爐自動取樣器進行標準曲線自動稀釋和配制的標準儲備液。

二是標準匹配法溶液制備。分別選用不同含量的土壤標準質控樣與土壤樣，土壤標準質控樣前處理方式請查看下述試樣制備過程，待質控樣液定容后，將其作為標準點來進行標準曲線的繪制，并以此進行樣品的測定，這種測定方式可有效避免基體對于測定結果的影響。

1.3.2 樣品溶液制備。一是土壤樣品溶液制備。準確稱取0.500 0 g樣品于聚丙烯塑料定量管中，分別加入少量水潤濕樣品后再分別加入4 mL HF、2 mL HCl、2 mL HNO3于消解管中，并將其置于帶消解孔的石墨消解儀中，將石墨消解爐的溫度設定在115 ℃，然后待其反應并持續約30 min后取下消解管，然后冷卻并用0.5%硝酸+0.05%曲拉通定容至50 mL。

二是水稻樣品溶液制備。準確稱取2.000 g樣品與聚丙烯塑料定量管中，分別加入少量水潤濕樣品后再分別加入4 mL HNO3于消解管中，并將其置于帶消解孔的石墨消解爐中，將石墨消解爐的溫度設定在100 ℃，然后待其反應并持續約30 min后取下消解管，然后冷卻并用純水定容至50 mL。

2 結果與分析

2.1 標準曲線的繪制

試驗按照1.2的參數條件進行工作曲線的繪制，試驗中工作曲線范圍為0.0～2.5 μg/L，線性方程為Y=0.035 9X，線性相關系數為0.999 49（見圖1）。

2.2 消解方式對比

快速消解方式和常規全消解的方式對比見表3，可以看出濕法快速消解方式所消耗的時間約為常規消解方法的1/3，同時酸消耗量小，避免造成試劑空白高，同時基體影響小，因此該方法更加快速高效。

2.3 測定結果

試驗采集了四川省宜賓地區的土壤及對應區域的水稻樣品，表4是土壤和水稻分別測定的結果，GB 15618-1995《土壤環境質量標準》[3]中規定了農業用地中土壤Cd的最高限量標準為1.0 μg/g，從測定結果可以看到，選定的待測土壤某些樣品都在農業用地土壤的最高限值內；GB 2762-2005《食品中污染物限量》[4]中規定食品中糧食類Cd限量標準為0.2 μg/g，從測定結果看到，待測樣品中Cd的含量大部分是在正常值范圍內，個別樣品已超出最高限值。圖2是土壤樣品和水稻樣品的含量對比圖，從圖2也可以看出，土壤及其對應位置取樣的水稻產品的Cd含量存在高度的一致性，說明水稻作物對于土壤中的重金屬存在一定的富集作用，若工農業活動造成土壤中重金屬污染，則會造成水稻中重金屬的積累，進而間接對人體造成一定的危害。

2.4 精密度試驗

試驗也進行了快速消解技術的精密度檢測，結果見表5所示，將樣品同時測定7次后發現樣品的精密度可以控制在3%以下。

2.5 準確度試驗

為驗證測定結果的準確性，試驗中進行了質控樣的測定，表6是質控樣的測定結果，從其中可以看到，質控樣的結果基本在真值的區間范圍內，說明該樣品前處理方法和儀器的測定方法是滿足測定要求的。

2.6 方法檢出限

試驗進行了檢出限檢測，對基體空白測定11次，分別取11次測定的平均值進行計算，檢出限DL=3σ/S，方法檢出限MDL=DL×稀釋倍數，結果見表7。

3 結論

本文主要進行了土壤及農產品的快速消解前處理試驗研究，快速消解比常規的電熱板消解的優勢在于可以減少前處理時間，避免高溫消解造成樣品損失，減小加酸量，避免帶來試劑沾污，避免趕酸，減小基體效應，減小試驗操作人員的工作量，避免不必要的外來因素對測定結果的影響。本文不僅驗證了快速消解前處理實驗的準確性，而且驗證了土壤與農產品的之間含量存在一定的對應關系，可以為深入研究工農業污染與食品安全提供參考。

參考文獻

[1]國家環境保護部.GB/T 17141-1997土壤質量 鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法[S]. 北京：中國標準出版社，1997.

[2]國家衛生和計劃生育委員會.GB 5009.15-2014食品安全國家標準 食品中鎘的測定[S].北京：中國標準出版社，2015.

[3]國家環境保護局，國家技術監督局.GB 15618-1995土壤環境質量標準[S].北京：中國標準出版社，2006.

[4]中華人民共和國衛生部，中國國家標準化管理委員會.GB 2762-2005食品中污染物限量[S].北京：中國標準出版社，2005.