論有機(jī)碳對茶葉中幾種重金屬定量分析的影響

王輔國

（山東省萊蕪第一中學(xué)，山東萊蕪 271100）

相對于傳統(tǒng)的茶葉產(chǎn)品品質(zhì)鑒定，如今我們開始使用茶葉科學(xué)的分析法來對茶葉產(chǎn)品的元素進(jìn)行科學(xué)研究。結(jié)合當(dāng)前茶樹成長的環(huán)境看，其環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，很多地區(qū)的茶葉產(chǎn)品中出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的重金屬含量超標(biāo)問題，不僅影響了茶葉的品質(zhì)，更是無法滿足當(dāng)前大眾的飲茶訴求。所以，結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)條件，積極開展茶葉重金屬定量分析，就極具現(xiàn)實(shí)價值。

1 茶葉中重金屬定量分析的時代背景概述

對于茶葉來說，其生長過程中的礦物質(zhì)元素，則主要受茶樹生長過程中的土壤影響。實(shí)際上，茶葉中包含了人體所需要的豐富微量元素，但是，一旦受較大毒性重金屬影響，就很容易直接影響到飲茶者自身的身心健康，所以，對茶葉中幾種重金屬含量狀況進(jìn)行分析，就極為重要。茶葉是一種源自我國巴蜀地區(qū)，之后廣泛傳播與整個世界的重要作物，茶葉的醫(yī)學(xué)保健屬性，始終被大眾所認(rèn)知和理解。在今天，茶葉不僅僅滿足了國內(nèi)大眾的飲茶需要，更是廣泛出口于歐美世界各地。在這一進(jìn)程中，除了對茶葉的品質(zhì)與等級有著系統(tǒng)化要求之外，更重要的是在茶葉國際貿(mào)易經(jīng)營過程中，對茶葉產(chǎn)品中的各項(xiàng)元素要求，也在不斷提升。

隨著當(dāng)前工業(yè)化與城鎮(zhèn)化發(fā)展不斷加速，如今茶葉在種植與生產(chǎn)過程中，深受各種現(xiàn)象污染，重金屬超標(biāo)問題層出不窮，茶葉產(chǎn)品中所殘留的部分重金屬元素，甚至?xí)斐娠嫴枵叩摹奥灾卸尽爆F(xiàn)象。比如，茶葉中，鉛（Pb）、鎘（Cd）等重金屬元素過量之后，就很容易造成中毒現(xiàn)象，從而在影響茶葉價值的同時，限制了茶葉產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與批量化生產(chǎn)。結(jié)合我國GB2762-2017相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)看，其中對茶葉的鉛含量、鎘含量都有著具體的標(biāo)準(zhǔn)要求，所以，對茶葉中幾種重金屬進(jìn)行定量分析，意義突出。

在茶葉生長與加工過程中，很容易受到鉛、鎘等重金屬的污染，以鉛為主。所以，在茶葉食品衛(wèi)生檢測過程中，采取合適的檢測方法，至關(guān)重要。結(jié)合茶葉產(chǎn)品中，微量金屬元素的分析、研判方法狀況看，其中包含了諸多可以測定的方法。茶葉中的鉛元素是當(dāng)前人們最為關(guān)注的重金屬之一，整體達(dá)到了每千克茶葉2毫克鉛元素的標(biāo)準(zhǔn)。我國茶葉產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中，重金屬元素的殘留量設(shè)定為每千克茶葉5毫克鉛元素，因此，多數(shù)茶葉都能符合大眾的飲茶訴求。

在當(dāng)前茶葉元素中，其重金屬元素的富集狀況已經(jīng)成為研究的新焦點(diǎn)，其中的鉛元素、鎘元素等等呈現(xiàn)出規(guī)律性分布。以鉛元素為例，茶樹成長過程中，一旦受鉛污染，其根部和莖稈中往往有較高的鉛元素含量。當(dāng)然，結(jié)合茶葉產(chǎn)品的具體特點(diǎn)看，其作為一種浸泡類產(chǎn)品，研究其浸泡湯液中的元素成分，也成為當(dāng)前對茶葉中重金屬進(jìn)行定量分析的重要方法。

2 有機(jī)碳對茶葉中幾種重金屬定量分析實(shí)驗(yàn)

結(jié)合茶葉產(chǎn)品實(shí)際看，其中的基體元素較為復(fù)雜，大致上看，其中包含了7%左右的無機(jī)物元素，以及93%的有機(jī)物，因此，在進(jìn)行茶葉中幾種重金屬元素定量分析影響這一研究時，我們需要注重做好樣品基體的處理，尤其是要認(rèn)識到樣品基體對整個待測因素的具體影響，特別是對有機(jī)碳的具體影響進(jìn)行分析，目前常使用微波消解的辦法，來處理有機(jī)基體的樣品。但是，根據(jù)相關(guān)學(xué)者的研究狀況，我們看到即使經(jīng)過這一處理，其中所殘留的有機(jī)碳含量仍然達(dá)到了15%左右。因此，在當(dāng)前對茶葉中幾種重金屬定量分析時，盡管尚未形成統(tǒng)一的方法，但是，依舊可以從認(rèn)知有機(jī)碳對其定量分析的具體影響。

2.1 實(shí)驗(yàn)思路

在研究有機(jī)碳對茶葉中幾種重金屬定量的具體影響時，注重完善實(shí)驗(yàn)儀器、完善實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，優(yōu)化具體的實(shí)驗(yàn)方法等，通過完善實(shí)驗(yàn)素材，從而實(shí)現(xiàn)對影響結(jié)果，予以科學(xué)性分析與認(rèn)知。當(dāng)然，應(yīng)該通過設(shè)置完善的實(shí)驗(yàn)流程，乃至科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯糠桨福瑥亩卣麄€實(shí)驗(yàn)活動的側(cè)重性與針對性。

2.2 實(shí)驗(yàn)要素概述

在實(shí)驗(yàn)儀器上，本文研究過程中使用PerkinElmer公司所生產(chǎn)的E－lan DRC-e型電感耦等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）、發(fā)射光譜儀（ICP-OES），結(jié)合甲醇（Methanol，CH3OH）和高純硝酸、茶葉生物成分標(biāo)準(zhǔn)物。

2.3 實(shí)驗(yàn)處理過程

使用三種消解法，依據(jù)我國GB/T23199相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在200攝氏度和180攝氏度左右依次處理茶葉生物成分標(biāo)準(zhǔn)物。

2.4 實(shí)驗(yàn)處理方法

通過使用Elan DRC-e型電感耦等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）所具備的total分析功能來對茶葉中有機(jī)碳的含量進(jìn)行分析，結(jié)合茶葉消解液體中，碳元素的信號強(qiáng)度來對其中的碳含量進(jìn)行定量化測定。結(jié)合含有同等濃度的鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）等重金屬含量約 1%的水溶液作為對比，依次加入含量約為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的甲醇作為有機(jī)碳元素的外源，通過使用ICP-MS設(shè)備的定量分析功能，從而以科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)化的方法來就有機(jī)碳對茶葉產(chǎn)品中，鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）等幾種常見的重金屬元素，進(jìn)行定量分析。

3 有機(jī)碳對茶葉中幾種重金屬定量分析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

無論是茶葉的種植，還是具體的加工、生產(chǎn)，其中都涉及諸多環(huán)節(jié)，當(dāng)然，不同類型的茶葉產(chǎn)品，也有著相應(yīng)的加工工藝。但是，無論任何一種茶葉在進(jìn)行生產(chǎn)過程中，都無法避免的會與金屬制品接觸。因此，茶葉產(chǎn)品中容易出現(xiàn)相對嚴(yán)重的金屬超標(biāo)現(xiàn)象。加上，當(dāng)前茶葉種植過程中，化肥、農(nóng)藥的使用，也加劇了重金屬的污染問題，因此，通過開展系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)活動，進(jìn)而對茶葉中重金屬含量進(jìn)行有效分析。

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總

其一，在外源性有機(jī)碳實(shí)驗(yàn)過程中，其對茶葉中幾種重金屬含量的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：在添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的甲醇之后，通過對其中含有鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）等重金屬元素的茶葉溶液進(jìn)行定量分析之后，不難看出其對鉻（Cr）、砷（As）元素有著重要影響，尤其是該效應(yīng)與有機(jī)碳含量之間呈現(xiàn)出正相關(guān)的效應(yīng)。當(dāng)然，外源性有機(jī)碳對茶葉中的鎳（Ni）和鎘（Cd）元素的影響并不大。實(shí)際上，有機(jī)碳對鉛（Pb）元素的影響，也相對較小，效果并不明顯。在一定添加范圍內(nèi)，僅僅會使鉛（Pb）元素含量降低。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論匯總

針對茶葉中有機(jī)碳對幾種重金屬含量的影響看，不同實(shí)驗(yàn)處理對其影響也不相同。在整個實(shí)驗(yàn)研究過程中，依次使用三種消解法，并且按照我國GB/T23199的具體標(biāo)準(zhǔn)，分別在200攝氏度、180攝氏度的溫度條件下，處理茶葉生物標(biāo)準(zhǔn)物，從而得出不同溫度狀態(tài)下的有機(jī)碳含量。結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，從180攝氏度到200攝氏度，隨著溫度增高，其中有機(jī)碳的含量下降達(dá)1倍左右。

結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)匯總結(jié)果看，砷（As）元素受有機(jī)碳的影響最為突出，在使用消除體系之后，能夠明顯降低其中砷（As）元素的含量。之后隨著溫度不斷提升，其中有機(jī)碳含量也在逐漸降低，進(jìn)行消除處理之后，其含量數(shù)值基本上與參考值相一致。對于鉻（Cr）元素來說，其相對高于測試值。茶葉中的鉛（Pb）元素則能夠在任何一種狀態(tài)下，都得以合理有效的消除。此外，在研究其中重金屬的具體含量時，更多是一種茶葉溶液成分的研究，所以，在研究其中元素含量的具體成分時，應(yīng)該看到其中深受元素溶出能力的綜合影響，并且其結(jié)果更是多種多種因素之間的全面綜合。

3.3 建議

隨著當(dāng)前大眾對茶葉的標(biāo)準(zhǔn)及要求日益提升，通過對茶葉中常見的鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）等重金屬元素進(jìn)行合理分析之后，我們看到有效防止和解決茶葉產(chǎn)品中的重金屬超標(biāo)現(xiàn)象就極為重要。其一，要注重對茶葉種植的土壤環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)改良，PH值對茶葉重金屬含量有著重要影響，因此，可以使用硝酸氮肥來替代銨態(tài)氮肥，降低茶葉種植土壤的酸化程度，有效阻斷茶葉生長過程中的重金屬元素轉(zhuǎn)化。其二，要注重對茶葉加工與制作的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，尤其是在茶葉具體加工時，表面很容易與機(jī)械之間出現(xiàn)摩擦與接觸現(xiàn)象，這就增加了茶葉自身的重金屬含量。當(dāng)然，也需要避免茶葉被粉塵所污染，通過使用清水洗滌茶葉，進(jìn)而降低其中的重金屬含量。最后，在茶葉包裝過程中，也要注重材料的合理使用，尤其是提升生產(chǎn)廠商的綜合認(rèn)知。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我們在綜合研究有機(jī)碳對茶葉產(chǎn)品中幾種重金屬元素的定量分析時，從實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)出發(fā)，立足具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而形成合理化的論證與建議。在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，通過選擇合適的研究樣本和儀器，結(jié)合科學(xué)流程，從而實(shí)現(xiàn)對茶葉產(chǎn)品的重金屬元素的合理分析。當(dāng)然，結(jié)合重金屬元素對人體的多種危害看，需要我們做好種植環(huán)境管理、加工設(shè)備研發(fā)、升級等多種措施，在強(qiáng)化品質(zhì)監(jiān)控的基礎(chǔ)上，確保實(shí)現(xiàn)茶葉產(chǎn)品的理想價值。