單模微波消解-ICP-MS 法測定扇貝中的5 種重金屬元素

王 冰，邵愛梅，朱 嫻，彭懷雪，王 睿，徐 勤

（揚州市疾病預防控制中心，江蘇揚州 225009）

重金屬元素廣泛存在于環境中，會通過水環境污染逐漸富集到海產品體內，對食用者的健康造成危害，因此海產品中重金屬元素檢測越來越受到重視[1-2]。目前，海產品中重金屬的測定方法包括石墨爐原子吸收光譜法、火焰原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發射光譜法和電感耦合等離子體質譜法等[3-7]。前處理大都采用普通微波消解法，其最高消解溫度只能達到190 ℃，需要單獨罐體密閉和泄壓，消耗時間較長。相對于普通微波消解，單模微波消解簡單易用、穿透力更強[8-9]。因此，本文采用單模微波消解-電感耦合等離子體質譜(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS)法測定扇貝中鉻、砷、鎘、汞和鉛5 種重金屬元素，建立快速準確檢測扇貝中5 種重金屬元素的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

扇貝樣品（5 份）：購于本地市場。

硝酸：優級純，美國Fisher；混合元素標準溶液（20 mg·L-1）： 美 國AccuStandard； 汞 標 準 溶 液（1 000 mg·L-1）：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；Sc、Ge、In 等內標混合液（100 mg·L-1）：美國Agilent；Li、Y、Ce、Tl、Co 質譜調諧液（0.1 mg·L-1）：美國Agilent；扇貝標準物質GBW10024：中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所。

1.2 儀器與設備

電感耦合等離子體質譜儀：7900，美國Agilent；微 波 消 解 儀：EThos A 型， 意 大 利Milestone；Discover SP-D，美國CEM；電熱板：EH20Aplus，北京LabTech；EHD-16，北京東航科儀；超純水系統：明澈TM-D 24uv，美國millipore；電熱恒溫鼓風干燥箱：DHG-9101.1A 型，常州普天；電子天平：XS205DU，美國Mettler Toledo。

1.3 方法

1.3.1 標準溶液的配制

準確吸取混合元素標準溶液，用體積分數為2%的 硝 酸 溶 液 逐 級 稀 釋 為0 μg·L-1、0.1 μg·L-1、0.2 μg·L-1、1.0 μg·L-1、2.0 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10.0 μg·L-1、20.0 μg·L-1、50.0 μg·L-1和100.0 μg·L-1的系列混合元素標準溶液；準確吸取汞標準溶液，用體積分數為2%的硝酸溶液逐級稀釋為0 μg·L-1、0.05 μg·L-1、0.10 μg·L-1、0.20 μg·L-1、0.50 μg·L-1、1.00 μg·L-1、2.00 μg·L-1和4.00 μg·L-1的系列汞標準溶液。

1.3.2 普通微波消解

取扇貝標準物質GBW10024 于80 ℃電熱恒溫鼓風干燥箱干燥4 h 后，準確稱取0.5 g 參考GB 5009.268——2016[10]中消解方法加入8.0 mL HNO3，冷消化過夜，次日加入1.0 mL H2O2，按以下的消解條件進行消解：120 ℃升溫5 min，160 ℃升溫5 min，190 ℃保溫20 min。程序結束后，140 ℃脫硝30 min，用水定容至50.0 mL 待測。

1.3.3 單模微波消解儀消解

取扇貝標準物質GBW10024 于80 ℃電熱恒溫鼓風干燥箱干燥4 h 后，準確稱取0.5 g 加入5.0 mL HNO3，冷消化15 min 后，按照180 ℃升溫5 min，保溫10 min 進行消解。程序結束后，140 ℃脫硝30 min，用水定容至50.0 mL 待測。

1.3.4 儀器條件與參數設置

射頻功率：1 550 W；等離子氣體流量：15 L·min-1；輔助氣流速：1.0 L·min-1；載氣流速：1.05 L·min-1；采樣深度：8.0 mm；碰撞氣體流速：4.5 mL·min-1；儀器滿足使用所要求的背景、氧化物、靈敏度、雙電荷、穩定性等各項指標。

2 結果與分析

2.1 工作曲線及檢出限

采用單模微波消解與普通微波消解對扇貝標準物質GBW10024 進行前處理，ICP-MS 測定鉻、砷、鎘、汞和鉛5 種重金屬元素含量，所得各元素線性方程及相關系數見表1。結果顯示，各元素在0 ～100.0 μg·L-1線性良好，回歸系數均大于0.999。

表1 5 種元素檢出限及線性回歸系數

將兩種消解法的樣品空白溶液各測定11 次，計算標準偏差得檢出限（Limit of Detection，LOD），定量限（Limit of Quantification，LOQ）為3.3倍檢出限。單模微波消解法LOD 為0.000 76 ～0.007 50 mg·kg-1，LOQ 為0.002 5 ～0.025 0 mg·kg-1；普 通 微 波 消 解法LOD 為0.008 10 ～0.018 00 mg·kg-1，LOQ 為0.027 0 ～0.060 0 mg·kg-1。與普通微波消解法相比，單模微波消解法前處理有更低的檢出限，主要是因為單模微波消解法用酸量比普通微波消解法少，樣品空白溶液的背景值會更低，可獲得更好的分析靈敏度。

2.2 方法準確度與精密度

對扇貝標準物質GBW10024 采用普通微波和單模微波前處理，選擇質控樣品驗證和加標回收進行方法準確性評價，加標濃度為低、中、高3 個濃度。測定值、精密度（n=6）及加標回收率見表2，結果顯示，普通微波消解法和單模微波消解法的測定值均在定值范圍內，普通微波消解法加標回收率為82.1%～103.8%，RSD 為1.55%～4.07%；單模微波消解法加標回收率為82.7%～102.6%，RSD 為0.63%～2.80%。因此，對于扇貝中鉻、砷、鎘、汞和鉛5 種重金屬元素的測定，兩種前處理方法均可接受，但單模微波消解法具有更佳的準確度和精密度。

表2 普通微波和單模微波各元素準確度與精密度

2.3 單模微波消解法與普通微波消解法的對比

與普通微波消解法相比，單模微波消解法用于扇貝中鉻、砷、鎘、汞和鉛5 種重金屬元素的測定時具有3 方面的優勢：①單模微波消解采用了定向耦合、高能量聚焦腔和快速渦流等技術，在幾分鐘內便可完成消解，還包括了冷卻時間，極大程度地縮短了消解時間；②單模微波消解加酸量為5 mL，而普通微波消解加酸量至少為8 mL，較少的加酸量在降低成本、減少污染的同時，還能獲得更佳的分析檢出限；③單模微波消解法操作簡便，僅需安裝、去除消解蓋即可，無須像普通微波消解一樣逐一拆裝聚四氟乙烯消解管，減少了操作步驟，提高了效率。

2.4 實際樣品檢測

檢測的5 份扇貝中，Cr、As、Cd、Pb、Hg 的含量分別為0.105 ～0.456 mg·kg-1、0.231 ～1.082 mg·kg-1、0.163 ～0.501 mg·kg-1、0.002 27 ～0.036 90 和0.064 9 ～0.377 0 mg·kg-1，中位數分別為0.272 mg·kg-1、0.545 mg·kg-1、0.208 mg·kg-1、0.012 1 mg·kg-1和0.194 mg·kg-1。

3 結論

本文建立了一種單模微波消解-ICP-MS 測定扇貝中鉻、砷、鎘、汞和鉛5 種重金屬元素的方法，方法學評價顯示5 種重金屬元素在0 ～100.0μg·L-1具有良好的線性關系；檢出限低、靈敏度高、操作簡便，節約了分析時間，提高了分析效率；利用標準物質進行驗證，檢測結果均在可接受范圍內。因此，單模微波消解ICP-MS 法可以滿足扇貝中鉻、砷、鎘、汞和鉛5 種重金屬元素的檢測需求。