大米中重金属铅、镉等元素检测方案(微波消解)

分析仪器 Analytical InsrumentationNo.4 Jul. 201771592017年第4期 国产微波消解仪 ICP/MS 法测定大米中重金属元素 高 峰 刘 萤 范 斐 刘来福 赵靖敏 陈向斌” 齐 娜 金晓静 皮 娜 1，北京出人境检验检疫局检验检疫技术中心，北京100026；2.上海屹尧仪器科技发展有限公司，公海201108) 摘 要：采用快速高效的微波消解前处理方法，结合电感耦合等离子体质谱对大米标准物质中砷、铅、铅、硒、等元素进行测定，结果表明，选用 HNO，：H：0=6=1的酸配比消解效果最好，所得各元素均在质控范围内，回此率均在90%~101%之间，RSD(n=6)均在2.4%~6.1%之间。高通量的微波前处理结合电感耦合等离子体质谱的方法，具有处理量大，操作快速简便等优点，能够满足大米等食品样品的日常监测需求。 关键词：高通量微波消解 ICP-MS大米 重金属 doi：10.3969/j. issn. 1001-232x.2017.04.030 Application of domestic microwave digestion system on determination of heavy metal elements in rice. Gao Feng’， Liu Ying’， Fan Fei'， Liu Laifu'， Zhao Jingmin’， Chen Xiangbin’， Qi Na’， Jinziaojing’， PiNa(1. Beijing Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau， Beijing 100026，China； 2. Preekem Sci-enti fic Instruments Co.，Ltd.， Shanghai 201108，China) Abstract： As， Pb， Cd， Se and Al in rice were determined by ICP-MS assisted with a fast and efficientmicrowave digestion method. The digestion results showed that HNO： HO=6： 1 was the best acidproportion， and the content acquired for each element was within the scope of the reference standard mate-rial. 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 ofdaily monitoring for rice samples due to the merits of large handling capacity， rapid and simple operation. Key words： microwave digestion system； ICP-MS； rice； heavy metal 1 引言 近年来，农产品质量安全问题已成为政府有关部门乃至普通百姓关注的焦点之一，其中有毒重金属超标和污染问题不容乐观，尤其是对错和镉的含量，无公害农产品和绿色食品等食品标准中有严格限量，也是国家农产品例者监洲的重要指标。这些重金属中铅镉毒性很大，容易进人人体细胞，对内脏器官造成损伤。因此，测定大米中的重金属含量对人们健康非常重要。 微波消解法是采用在密闭春器中微波加热反应的一种方法。样品可在高温高压条件下进行酸消解，具有偶然误差小，称样量少，消解快速完全等特点，因而得到广泛应用，采用微波消解法对大米进行处理，可以方便快速地实现大米样品的完全消 解，满足检测要求。 电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)是20世纪80年代发展起来新的分析测试技术，具有检测限低、线性范围宽、干扰少、精密度高的特点，可进行多元素的同时快速分析，能适应复杂体系的痕量或超痕量元素分析，已在环保、冶金、地矿等领域得到了广泛的应用。本实验采用微波消解技术对样品进行前处理，提高前处理的效率，并减少基体干扰，减少加人的酸的量，是一种环境友好的前处理方法。然后用 ICP-MS 仪对重金属元素进行测定，建立了测定大米中重金属检测的方法。 2 试剂及仪器 2.1 试剂 浓硝酸：优级纯；过氧化氢：优级纯；GBW10010 ( 基金项目：国产分析 仪器 证与 山 评价 市场 化推 广 研究与实践(Z161100003016006) ) (GSB-1)大米标准物质；实验室用水均为超纯水。 砷、铅、镉、硒、铝等元素混标液 2.2仪器 微波消解仪：TOPEX 40 位，上海屹尧仪器科技发展有限公司； 电感耦合等离子体质谱：NexION 350 Series，美国珀金埃尔默； 分析天平；离心机；移液枪；玻璃容量瓶； 实验中所用玻璃器皿使用前均经20%硝酸浸泡 24h后，超纯水洗净烘干备用 3 ：实验步骤 3.1样品处理 称取样品0.5g(精确至0.01g)样品，置于60mL聚四氟乙烯的消解罐中，加入 HNOs：H202=6：1，若反应剧烈需静置待反应平稳后，装配消解罐运行微波消解仪，运行结束后，冷却至室温，将消解液转移至25ml容量瓶中定容，摇匀待测，微波消解程序见表1。 表1微波消解程序 步骤 温度 保温时间 (℃) (min) 1 80 2 2 120 2 3 150 2 4 180 2 3.2 仪器条件 本方法选择的仪器工作条件为：等离子气10L/min， 辅助气0.2L/min， 雾化器0.55 L/min，射频功率1300 W，泵速1.5 mL/min。此工作条件下，仪器性能满足实验的要求。 3.3 标准工作曲线 用2%(体积分数，下同)硝酸将混合标准储备液逐级稀释后，配制成浓度为：0、5、10、50、100 ng/L的混合标准溶液系列，在优化的仪器条件下，通过蠕动泵采集空白、标准溶液，仪器自动绘制校准曲线，各元素线性方程见表2。 表2 各元素线性方程 元素 线性方程 相关系数 As f(x)=1995.163x+273.524 0.999 Cr f(x)=14314.743x+3404.677 1 Pb f(x)=139591.910x+202.215.939 0.998 Al f(x)=74463.601x+123671.488 0.997 Se f(x)=122.765x+1.661 1 4结果与讨论 4.1 前处理方法选择 测定大米中金属元素，传统样品制备技术一般用酸溶法。酸溶法有常压混合酸消解法和微波消解法。常压混合酸消解法通常是 HNOs，再加HCIO，系列，为保证消解完全，通常要加两次HNOs，因为是低温消煮，消解时间比较长，酸用量大，酸中杂质引起基体和空白污染。由于是敞开式消煮，也易造成交叉污染，空白值高，酸气对检测人员和环境也有很大的危害。 微波消解是一种崭新、高效的样品溶解技术。样品在密闭容器中通过微波加热使样品在较高压力和温度下在强酸和氧化剂作用下高效快速消解。它溶样时间短，试剂用量少，空白值低，基本避免了样品污染和元素损失，保证了测定的准确可靠，一次消解可以满足多种金属元素的测定，克服了常规消化需分开处理的不足之处，也降低了劳动强度，是目前最理想并且成熟的样品消解方法。 取大米国家标准物质，用常压消解法和微波消解法进行样品前处理对比并测定，结果见表3。表3比较了两种消解方法酸用量、时间及检测国家有证标准物质的检测结果，从检测结果发现，样品测定值均在允许误差范围内，但是考虑工作效率和对环境的污染情况两个因素，实验最终选择微波消解法来处理大米。 表37不同前处理方法对比 消解方法 酸用量 消解时间 GBW10018 (mL) (h) (0.11±0.02) 常压消解 30 6 0. 12 微波消解 6 0.11 4.2 准确度及精密度实验 选取 GBW10010(GSB-1)大米标准物质，按照同样的处理方法，使用相同的前处理设备及后续检测仪器，每个样品6个平行，分别在两家不同实验室 进行处理，结果如表4，从表中可以看出，两家实验室所测定的多有元素均在质控范围内，该方法准确可靠。 表4 各元素测定结果 中国食品药品检定研究院 国家食品质量安全监督检验中心 元素 标准值 测定值 RSD 测定值 RSD (10) (10-6) (%) (10-5) (%) As 0.102±0.008 0.0822 3.3 0.101 4.3 Cr (0.09) 0.08 6.3 Pb 0.08±0.03 0.08 2.4 0.52 4.2 Al 390±40 360 4.0 380 6.1 Se (0.004) 0.053 6.4 ( 健康 的影 响及 其 对 策 . 城 乡致富，20 0 3，(3)：37-38. ) ( [2] 张盼 盼，等.微波消解/I CP-O ES 法测定土壤中 铜 元素含 量 . 化 学 推 进剂 与高分 子 材 料 ， 2 015，13 ( 2 ) ：91-93. ) ( [3]赵明明，等. MP T - AES 法测定大米中铅 和 镉.食品研究 与 开发，20 1 5， ( 12)：103-1 0 5. ) ( 收稿 日期： 2 017- 0 6-19 )