微波消解-ICP-MS和高壓封閉消解-ICP-MS測(cè)定農(nóng)產(chǎn)品中16種元素的方法研究

劉 紅，鄭希帆，王紅麗，李智慧

（江西有色地質(zhì)測(cè)試研究院，江西南昌 330201）

在農(nóng)產(chǎn)品中多元素檢測(cè)過(guò)程中，前處理與上機(jī)測(cè)定是極為關(guān)鍵的兩個(gè)步驟。目前，前處理主要的方法有干灰化、濕法消解、微波消解和高壓罐消解[1]。前處理中控制消解過(guò)程的污染，降低樣品空白值是農(nóng)產(chǎn)品中多元素分析質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。因此，這4種方法中，高壓罐消解法和微波消解法的樣品因?yàn)榭瞻字档陀跐袷较夥ê透苫一ǘ蔀槟壳爸髁鞯那疤幚矸绞健?/p>

農(nóng)產(chǎn)品中元素測(cè)定常用方法主要有原子吸收光譜法，包括火焰法（FAAS）和石墨爐法（GFAAS）、原子熒光法（AFS）[2]、電感耦合等離子體發(fā)射法（ICP-AES）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）4大類[3]。原子吸收和原子熒光法都不能進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定[4]。ICP-AES雖能進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定，但檢出限不能滿足部分元素的要求。ICPMS是目前測(cè)定痕量元素含量最有效的方法之一，具有檢出限低、靈敏度高、線性動(dòng)態(tài)范圍寬、同時(shí)測(cè)定多種元素含量等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛的用于農(nóng)產(chǎn)品中多元素的分析檢測(cè)和研究。

本文分別采用微波消解和高壓封閉消解處理農(nóng)產(chǎn)品，采用ICP-MS同時(shí)測(cè)定樣品中16種元素，通過(guò)結(jié)果的比對(duì)和研究，兩種方法均可滿足檢測(cè)要求。

1 材料與方法

1.1 儀器及設(shè)備

ICP-MS：7700型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國(guó)安捷倫科技有限公司；微波消解儀：ETHOS UP，Milestone；控溫趕酸儀：VB24 Plus，萊伯泰科有限公司（Lab Tech）；烘箱：DHG-9053A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；純水機(jī)：Chorus，威立雅(VEOLIA)環(huán)境服務(wù)有限公司；硝酸：UPS級(jí)，蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司；

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液GSB 04-1767-2004（100 μg/mL），鈉單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液GSB 04-1738-2004（1 000 μg/mL），鎂單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液GSB 04-1735-2004（1 000 μg/mL），鉀單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液GSB04-1733-2004（1 000 μg/mL），鈣單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液GSB 04-1720-2004（1 000 μg/mL），鉬單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液GSB 04-1737-2004（1 000 μg/mL）。

1.2 樣品前處理

（1）微波消解。稱取0.25g（精確至0.000 1 g）生物成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)置于微波消解罐中，加入6 mL硝酸，于控溫趕酸儀上100 ℃預(yù)熱0.5～1 h，待冒完黃煙，取下冷卻，將消解罐密閉后放于微波消解儀內(nèi)，按照微波消解條件（表1）進(jìn)行消解[5]，消解程序結(jié)束后，冷卻取出消解罐，在控溫趕酸儀上100 ℃趕酸至l mL左右，放冷后，用超純水將消解液轉(zhuǎn)移定容至25.0 mL，上機(jī)測(cè)定。

表1 微波消解條件

（2）高壓封閉消解。稱取0.25 g（精確至0.000 1 g）生物成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)置于高壓消解罐中，加入5 mL硝酸，于控溫趕酸儀上100 ℃預(yù)熱0.5～1 h,待冒完黃色大煙，取下冷卻，將高壓消解罐密閉后放入高壓釜內(nèi)，用工具擰緊，置于烘箱內(nèi)，升溫至140 ℃后保溫4 h，取出冷卻后開(kāi)蓋置于電熱板上100 ℃趕酸至約1 mL，放冷后用超純水將消解液轉(zhuǎn)移定容至25.0 mL，上機(jī)測(cè)定。

1.3 ICP-MS儀器工作參數(shù)

射頻功率：1 550 W；采樣深度：9 mm；樣品提升速率：0.1 r/s；霧化室溫度：2 ℃；積分時(shí)間：0.5~3 s；采集次數(shù)：3次；載氣流量：0.9 L/min；等離子體氣流量：15 L/min；輔助氣流量：0.10 L/min；碰撞氣流量：4.0 mL/min。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線配制和相關(guān)系數(shù)

根據(jù)樣品中各元素的含量大概范圍，配制16種元素的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作液兩套，介質(zhì)為5% UPS硝酸。其中Mg、K、Ca為500 μg/L、 1 000 μg/L、 2 000 μg/L、 3 000 μg/L和4 000 μg/L，Na、Fe、Zn、Mn、Cr、Cu、Ni、As、Sr、Ba、Pb、Cd和Mo為1 μg/L、5 μg/L 、10 μg/L 、20 μg/L、 50 μg/L 、100 μg/L和 200 μg/L，儀器測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列，各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)r均大于0.999，詳見(jiàn)表2。

表2 16種元素的線性方程和相關(guān)系數(shù)

2.2 精密度和準(zhǔn)確度

本實(shí)驗(yàn)選取三個(gè)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW10010、GBW10011、GBW10044進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)定數(shù)據(jù)如表3、表4、表5，表中單位為mg/kg，帶**元素單位為μg/kg，帶*元素單位為百分含量。分析以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，微波消解和高壓封閉消解均能夠?qū)悠废馔耆?，在兩種前處理方式消解定容之后，經(jīng)ICP-MS測(cè)定，16種元素的測(cè)定數(shù)據(jù)都在國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值允許的范圍之內(nèi)，準(zhǔn)確度良好。同時(shí)，統(tǒng)計(jì)6次實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證精密度（RSD），3個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品中絕大部分元素的RSD均在10%范圍內(nèi)，但GBW10011、GBW10044中的Pb的RSD為13.8%，13.9%，16.4%，分析原因是該標(biāo)樣不確定度范圍比較大，且含量水平低，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過(guò)程中RSD偏高，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)值的允許的范圍之內(nèi)。因此兩種前處理方式均可滿足農(nóng)產(chǎn)品中16種元素的檢測(cè)分析要求。

表3 GBW10010標(biāo)樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位：mg/kg）

表4 GBW10011標(biāo)樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位：mg/kg）

表5 GBW10044標(biāo)樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位：mg/kg）

（續(xù)表4）

3 結(jié)論

本文研究了微波消解和高壓封閉消解前處理農(nóng)產(chǎn)品樣品，采用ICP-MS同時(shí)測(cè)定16種元素，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對(duì)比，兩種前處理方式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值相吻合，準(zhǔn)確度良好，6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算RSD基本在10%以內(nèi)，精密度良好，驗(yàn)證出兩種方式均可得到滿意的檢測(cè)結(jié)果，方法有效可行。