大米中重金屬含量的測定及污染狀況評價

李興寧

（廣東省東莞市質量監(jiān)督檢測中心，廣東東莞 523808）

大米作為我國的主要糧食作物之一，其安全性關系到每個人的健康。近年來由大米質量引起的安全事件，如“毒大米”“鎘大米”等，引起了社會的廣泛關注[1]。由《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）可知，我國大米中主要重金屬污染物為鉛、鎘、汞、鉻和無機砷[2]。這些重金屬污染物的半衰期長，易在體內累積，繼而產(chǎn)生急慢性毒性反應，還有致畸、致癌和致突變的潛在危害[3-5]。

本研究采用電感耦合等離子體質譜儀（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer，ICP MS）測定大米中的鉛、鎘、鉻和總砷4個項目。ICP-MS具有檢出限低、干擾少、精密度高和分析速度快等特點，被廣泛應用于醫(yī)藥、生物、食品等領域[6-9]。本文對重金屬污染的檢出率和超標率進行分析，評價其單因子情況和綜合污染情況，為大米中重金屬污染調查提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

大米，均為預包裝產(chǎn)品，2022年在廣東省某市批發(fā)市場和農貿市場隨機抽查的產(chǎn)品。

硝酸（優(yōu)級純，CNW）；所用水為超純水；無機元素混合溶液標準物質（鉛100 mg·L-1，鎘、砷、鉻50 mg·L-1，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；標準物質中間標準溶液：用移液槍移取1 mL無機元素混合溶液標準物質，用2%的硝酸將其定容至50 mL，其中鉛為2 mg·L-1，鎘、砷、鉻為1 mg·L-1。

1.2 儀器與設備

分析天平（BSA224S，賽多利斯）；電感耦合等離子質譜儀（7800，美國Agilent公司）；微波消解儀（ETHOS UP，意大利MILESTONE）；純水機（GWB-1E，北京普析通用）；智能樣品處理器（VB24 Plus，北京萊伯泰科）。

1.3 樣品制備與消解

用高速粉碎機將樣品粉碎均勻，稱取0.2～0.5 g樣品于微波消解罐中，用瓶口分液器加入8 mL硝酸，旋緊罐蓋，按設定的微波消解儀的程序消解，待微波消解程序運行結束后取出，用少量水沖洗內蓋，將消解罐放到智能樣品處理器中，于100 ℃加熱30 min，用水定容至50 mL，混勻備用，同時制備空白試驗。微波消解程序見表1[10-11]。

表1 微波消解儀工作條件

1.4 ICP-MS工作參數(shù)

射頻功率：1500 W；等離子體氣體流量：15.0 L·min-1；輔助氣體流量：1.00 L·min-1；霧化氣流量：1.00 L·min-1；蠕動泵轉速：0.10 r·min-1；霧化室溫度：2.0 ℃；氦氣：4.3 mL·min-1；碰撞池八極桿RF：190 V。

1.5 標準工作溶液配制

準確移取0 mL、0.10 mL、0.25 mL、0.50 mL、0.75 mL和1.00 mL標準物質中間溶液于50 mL容量瓶中，用2 %硝酸定容至刻度，各元素標準工作溶液濃度見表2。

表2 各元素標準工作曲線濃度點（單位：μg·L-1）

1.6 污染物評估方法

大米重金屬污染情況評估方法采用內梅羅指數(shù)法，考查單因子污染指數(shù)（Pi）和內梅羅綜合污染指數(shù)（P綜），以《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中谷物及其制品的限量值進行評價[12-14]。單因子污染指數(shù)計算公式為

式中：Pi為單因子污染指數(shù)；Ci為樣品中各元素的實測值；Si為各元素的評價標準值。

內梅羅綜合污染指數(shù)計算公式為

式中：P綜為大米的內梅羅綜合指數(shù)；P為單一因子污染指數(shù)值的平均值；Pmax為單一因子污染指數(shù)值的最大值。

Pi和P綜的分級標準為當P≤0.7時，屬安全；0.7＜P≤1.0，屬警戒級；1.0＜P≤2.0，屬輕污染；2.0＜P≤3.0，屬中污染；P＞3.0屬重污染。

2 結果與分析

2.1 線性方程及相關系數(shù)

在確定好的儀器條件下，用空白調儀器零點，從低濃度到高濃度依次測定CPS。以工作曲線濃度為橫坐標，信號值CPS為縱坐標，建立工作標準曲線，得到線性方程及相關系數(shù)見表3。各元素相關系數(shù)均在0.999以上，線性關系良好。

表3 元素曲線線性方程及相關系數(shù)

2.2 大米中重金屬測試結果

大米中重金屬檢測結果見表4。依據(jù)《食品安全國家標準 食品中污染物限量》，其限量值為鉛≤0.2 mg·kg-1、鎘≤0.2 mg·kg-1、鉻≤1.0 mg·kg-1、無機砷≤0.2 mg·kg-1（標準中對于測定無機砷限量的食品，可先測定總砷，當總砷含量不超過無機砷限量時，不必測定無機砷，本次實驗總砷都沒有超過無機砷的限量要求，因此用總砷進行數(shù)據(jù)分析）。采用《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》（GB 5009.268—2016）規(guī)定的方法進行測定。方法定量限結果為鉛0.050 mg·kg-1，鎘0.005 mg·kg-1，鉻0.200 mg·kg-1，砷0.005 mg·kg-1。

表4 大米中重金屬檢測結果

由表4可看出，測定的106份大米中鉛、鎘、鉻和總砷均有檢出，檢出數(shù)分別為15份、105份、70份和106份；檢出率分別為14.15%、99.06%、66.04%和100.00%。4個項目均未超過標準要求，超標率為0%。

2.3 食品安全評價

食品大米重金屬單因子污染情況和內梅羅綜合污染情況見表5，由表5可知，本次評價的106批次大米單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)均小于0.7，重金屬污染情況均在安全范圍內。

3 結論

本研究以廣東省某市批發(fā)市場和農貿市場作為大米采購地點，采用ICP-MS測定大米中4種重金屬項目的含量，并利用內梅羅指數(shù)對大米質量安全等級評估[15]。檢測結果顯示，本次測定的106批次大米中鉛、鎘、鉻和總砷的含量均未超標，但4種重金屬項目均有檢出，其中鎘和總砷的檢出率高達99.06%和100.00%，也應引起重點關注。內梅羅指數(shù)分析結果表明，本次評價的106批次大米重金屬污染均在安全等級。