高 峰 劉 螢 范 斐 劉來福* 趙靖敏 陳向斌 齊 娜 金曉靜 皮 娜

(1.北京出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術(shù)中心, 北京 100026；2.上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司，上海 201108)

國產(chǎn)微波消解儀ICP/MS法測定大米中重金屬元素

高 峰1劉 螢1范 斐1劉來福1*趙靖敏1陳向斌2齊 娜2金曉靜2皮 娜2

(1.北京出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術(shù)中心, 北京 100026；2.上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司，上海 201108)

采用快速高效的微波消解前處理方法，結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜對大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中砷、鉛、鎘、硒、鋁等元素進(jìn)行測定，結(jié)果表明，選用HNO3∶H2O2=6∶1的酸配比消解效果最好，所得各元素均在質(zhì)控范圍內(nèi)，回收率均在90%～101%之間，RSD(n=6)均在2.4%～6.1%之間。高通量的微波前處理結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜的方法，具有處理量大，操作快速簡便等優(yōu)點，能夠滿足大米等食品樣品的日常監(jiān)測需求。

高通量微波消解 ICP-MS 大米 重金屬

1 引言

近年來，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題已成為政府有關(guān)部門乃至普通百姓關(guān)注的焦點之一，其中有毒重金屬超標(biāo)和污染問題不容樂觀，尤其是對鉛和鎘的含量，無公害農(nóng)產(chǎn)品和綠色食品等食品標(biāo)準(zhǔn)中有嚴(yán)格限量，也是國家農(nóng)產(chǎn)品例行監(jiān)測的重要指標(biāo)。這些重金屬中鉛鎘毒性很大，容易進(jìn)入人體細(xì)胞，對內(nèi)臟器官造成損傷。因此，測定大米中的重金屬含量對人們健康非常重要。

微波消解法是采用在密閉容器中微波加熱反應(yīng)的一種方法。樣品可在高溫高壓條件下進(jìn)行酸消解，具有偶然誤差小、稱樣量少、消解快速完全等特點，因而得到廣泛應(yīng)用。采用微波消解法對大米進(jìn)行處理，可以方便快速地實現(xiàn)大米樣品的完全消解，滿足檢測要求。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來新的分析測試技術(shù)，具有檢測限低、線性范圍寬、干擾少、精密度高的特點，可進(jìn)行多元素的同時快速分析，能適應(yīng)復(fù)雜體系的痕量或超痕量元素分析，已在環(huán)保、冶金、地礦等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本實驗采用微波消解技術(shù)對樣品進(jìn)行前處理，提高前處理的效率，并減少基體干擾，減少加入的酸的量，是一種環(huán)境友好的前處理方法。然后用ICP-MS儀對重金屬元素進(jìn)行測定，建立了測定大米中重金屬檢測的方法。

2 試劑及儀器

2.1 試劑

濃硝酸：優(yōu)級純；過氧化氫：優(yōu)級純；GBW10010(GSB-1) 大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)；實驗室用水均為超純水。

砷、鉛、鎘、硒、鋁 等元素混標(biāo)液

2.2 儀器

微波消解儀：TOPEX 40位，上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司；

電感耦合等離子體質(zhì)譜：NexION 350 Series，美國珀金埃爾默；

分析天平；離心機；移液槍；玻璃容量瓶；

實驗中所用玻璃器皿使用前均經(jīng)20%硝酸浸泡24h后，超純水洗凈烘干備用

3 實驗步驟

3.1 樣品處理

稱取樣品0.5g(精確至0.01g)樣品，置于60mL聚四氟乙烯的消解罐中，加入HNO3∶H2O2=6∶1，若反應(yīng)劇烈需靜置待反應(yīng)平穩(wěn)后，裝配消解罐運行微波消解儀，運行結(jié)束后，冷卻至室溫，將消解液轉(zhuǎn)移至25ml容量瓶中定容，搖勻待測，微波消解程序見表1。

表1 微波消解程序

3.2 儀器條件

本方法選擇的儀器工作條件為： 等離子氣10 L/min， 輔助氣0.2 L/min， 霧化器0.55 L/min，射頻功率1300 W，泵速1.5 mL/min。此工作條件下，儀器性能滿足實驗的要求。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

用2%(體積分?jǐn)?shù)，下同)硝酸將混合標(biāo)準(zhǔn)儲備液逐級稀釋后，配制成濃度為：0、5、10、50、100 ng/L的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，在優(yōu)化的儀器條件下，通過蠕動泵采集空白、標(biāo)準(zhǔn)溶液，儀器自動繪制校準(zhǔn)曲線，各元素線性方程見表2。

表2 各元素線性方程

4 結(jié)果與討論

4.1 前處理方法選擇

測定大米中金屬元素，傳統(tǒng)樣品制備技術(shù)一般用酸溶法。酸溶法有常壓混合酸消解法和微波消解法。常壓混合酸消解法通常是HNO3，再加HClO4系列，為保證消解完全，通常要加兩次HNO3，因為是低溫消煮，消解時間比較長，酸用量大，酸中雜質(zhì)引起基體和空白污染。由于是敞開式消煮，也易造成交叉污染，空白值高，酸氣對檢測人員和環(huán)境也有很大的危害。

微波消解是一種嶄新、高效的樣品溶解技術(shù)。樣品在密閉容器中通過微波加熱使樣品在較高壓力和溫度下在強酸和氧化劑作用下高效快速消解。它溶樣時間短，試劑用量少，空白值低，基本避免了樣品污染和元素?fù)p失，保證了測定的準(zhǔn)確可靠，一次消解可以滿足多種金屬元素的測定，克服了常規(guī)消化需分開處理的不足之處，也降低了勞動強度，是目前最理想并且成熟的樣品消解方法。

取大米國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，用常壓消解法和微波消解法進(jìn)行樣品前處理對比并測定，結(jié)果見表3。表3比較了兩種消解方法酸用量、時間及檢測國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢測結(jié)果，從檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，樣品測定值均在允許誤差范圍內(nèi)，但是考慮工作效率和對環(huán)境的污染情況兩個因素，實驗最終選擇微波消解法來處理大米。

表3 不同前處理方法對比

4.2 準(zhǔn)確度及精密度實驗

選取GBW10010(GSB-1)大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照同樣的處理方法，使用相同的前處理設(shè)備及后續(xù)檢測儀器，每個樣品6個平行，分別在兩家不同實驗室進(jìn)行處理，結(jié)果如表4，從表中可以看出，兩家實驗室所測定的多有元素均在質(zhì)控范圍內(nèi)，該方法準(zhǔn)確可靠。

表4 各元素測定結(jié)果

5 結(jié)論

本方法采用微波消解的前處理方法結(jié)合電感耦合等離子體質(zhì)譜對大米中重金屬元素進(jìn)行分析，檢測結(jié)果表明，該方法測定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)均在范圍內(nèi)，回收率符合要求，重現(xiàn)性高。

[1]董秋洪,聶根新,涂田華,等.食品中重金屬污染對人體健康的影響及其對策.城鄉(xiāng)致富，2003，(3)：37-38.

[2]張盼盼，等. 微波消解/ICP-OES法測定土壤中銅元素含量.化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料，2015，13(2)：91-93.

[3]趙明明,等.MPT-AES法測定大米中鉛和鎘.食品研究與開發(fā)，2015，(12)：103-105.

Application of domestic microwave digestion system on determination of heavy metal elements in rice.

Gao Feng1, Liu Ying1, Fan Fei1, Liu Laifu1*,ZhaoJingmin1,ChenXiangbin2,QiNa2,Jinxiaojing2,PiNa2

(1.BeijingEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau,Beijing100026,China; 2.PreekemScientificInstrumentsCo.,Ltd.,Shanghai201108,China)

As, Pb, Cd, Se and Al in rice were determined by ICP-MS assisted with a fast and efficient microwave digestion method. The digestion results showed that HNO3∶H2O2=6∶1 was the best acid proportion, and the content acquired for each element was within the scope of the reference standard material. The spiked recoveries were between 90%-101%, and the RSD(n=6) was between 2.4%-6.1%.The proposed method using dometic high-throughput microwave digestion system can meet the needs of daily monitoring for rice samples due to the merits of large handling capacity, rapid and simple operation.

microwave digestion system; ICP-MS; rice; heavy metal

國產(chǎn)分析儀器驗證與綜合評價市場化推廣研究與實踐(Z161100003016006)

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.030

2017-06-19

高峰,男,1981年出生,本科高級工程師,就職于北京出入境檢驗檢疫局。