玉米粉中有害重金屬元素的電感耦合等離子體質譜分析

摘要：采用電感耦合等離子體質譜法分析了魯中地區玉米粉中砷、鉻、鎘、汞、鉛等5種有害重金屬元素含量。以碰撞/反應池技術有效消除多原子離子干擾。以茶葉標準物質作為過程監控樣品，測定結果與認定值相符合，相對標準偏差（n=5）小于10%。玉米實際樣品的標準加入回收率為99.3%～106.7%。

關鍵詞：玉米粉；有害重金屬元素；多原子離子干擾；電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）

中圖分類號：O657.63 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）24-6151-02

隨著現代工業和農業生產的發展，土壤污染導致農作物中重金屬污染問題日益嚴重。從生態環境中吸收的重金屬不僅影響玉米的生長和產量[1]，而且通過食物鏈的循環，也影響著人類健康與生態安全。玉米是我國主要糧食作物，相關研究[1]探討了若干微量有益元素對玉米生理代謝指標和產量影響，對特定地域、特定品種玉米子實中某些功能微量元素[2-4]及重金屬元素分布特征研究具有重要的參考價值，諸多分析手段和方法[5-7]被應用于相關的研究當中。本試驗采用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS），同時分析了魯中地區玉米粉中砷、鉻、鎘、汞、鉛等5種有害重金屬元素的含量，以期為評價農產品中微量元素提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以魯中地區2012年產玉米作為試驗樣品。

樣品充分清洗干凈后，經過晾干及適當粉碎程序后，放入80 ℃烘箱中烘干36 h，再移至瑪瑙質研缽中研磨至120目以下，存儲備用。

1.2 試劑與儀器

砷、鉻、鎘、汞、鉛等元素單標準溶液（購自國家標準物質中心），高純硝酸由優級純硝酸經亞沸蒸餾器蒸餾而成。試驗用水為去離子水，茶葉成分標準物質（GBW07605）購于國家標準物質中心。

MARS60微波消解儀（美國CEM公司），7500ce型電感耦合等離子體質譜儀（美國Agilent公司）。

1.3 方法

1.3.1 前處理及測定 玉米及茶葉樣品經烘干干燥后，準確稱取0.2 g樣品于100 mL氟塑料消解灌內，加少許水潤濕后，加10 mL高純硝酸，并于密封的微波消解儀中消解。采用程序升溫步驟：第一階段在6 min內由室溫升溫至100 ℃并維持2 min；第二階段在4 min內升溫至140 ℃并維持2 min；第三階段在3 min內升溫至165 ℃并維持30 min。待樣品完全冷卻后取出，用水稀釋并定容至50 mL，以10 mL高純濃硝酸按同法做空白試驗。每個待測樣品、監控標準物質以及樣品空白平行做5份，計算平均值和RSD。

1.3.2 儀器條件 最適宜的儀器工作參數：射頻功率和采樣深度分別為1 500 W和8.9 mm，炬管高度0.1 mm，載氣流速（Ar）和輔助氣流速（Ar）分別為0.91 L/min和0.20 L/min，氦氣流速是5.3 mL/min。

1.3.3 標準曲線 由砷、鉻、鎘、汞、鉛單標準溶液配制成5 μg/g的混合儲備液，再逐級稀釋為濃度分別為0、0.5、2、10、50、100 ng/g的標準溶液系列，以2%（V/V）硝酸溶液為溶液介質。通過儀器調諧，得到最適宜的儀器分析條件，按步驟建立5種元素的定量分析方法。按濃度由低到高的順序依次測定系列標準溶液，以50 ng/g的In、Rh為雙內標監控，建立標準工作曲線。

2 結果與分析

2.1 元素干擾的消除及條件優化

在電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）分析中，除了同質異位素重疊外，多原子離子干擾問題最為嚴重。上述5種待測元素中，如38Ar37Cl對75As，40Ar12C對52Cr，95Mo16O對111Cd，192Pd16O對208Pb的干擾，都會影響測試的準確性。本試驗采用干擾方程校正法[8]和碰撞/反應池技術消除質譜干擾。

ICP-MS的碰撞池技術是利用動能歧視效應消除干擾，采用氦氣（He）作為碰撞氣體。在靈敏度調諧界面選中碰撞/反應氣模式后，選擇待測、干擾離子檢測質量數（如選擇75 aum測量As和ArCl），分別運行空白溶液和待測溶液，通過碰撞氣體流量的程序變化，得到隨碰撞氣體流量變化的背景等效濃度（BEC）變化曲線，曲線最低處對應的氣體流量為He最佳流量5.3 mL/min。在此條件下，背景信號比普通模式降低10倍以上，消除多原子離子對待測目標元素的干擾。

2.2 標準工作曲線

分別測定標準空白溶液和梯度標準溶液，得到上述5種溶液的標準工作曲線。工作曲線的線性范圍、線性方程見表1，相關系數為0.999 6～0.999 9。

2.3 實際樣品分析結果

以茶葉標準物質（GBW07605）作為過程監控樣品，通過預先設定的定量方法測定5種微量元素，結果見表2和表3。由結果可知，測定值與參考值具有較好的一致性，每個樣品平行做5次，相對標準偏差小于10%；同時對玉米粉樣品進行加標回收試驗，除汞因為容器壁吸附導致回收率降低外，其他4個元素回收率為99.3%～106.7%，表明該方法適用于玉米樣品中砷、鉻、鎘、汞、鉛等有害重金屬元素分析。

3 小結

本試驗采用帶有八極桿碰撞池的電感耦合等離子體質譜儀，同時分析了魯中地區玉米粉樣品中的砷、鉻、鎘、汞、鉛5種有害重金屬元素含量，標準監控樣品分析結果的準確度符合規定要求，實際樣品的加標回收率良好，表明所建立的分析方法可應用于玉米等生物樣品中的有害重金屬元素分析。

參考文獻：

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[2] 崔文華，郝桂娟，谷淑香，等.不同中微量元素對玉米生理指標和產量的影響[J]. 黑龍江農業科學，1998（4）：12-16.

[3] 孫 勇，張金平，楊 剛，等.ICP-AES 法測定玉米中的微量元素含量[J].食品科學，2007，28（2）：236-237.

[4] 郝彥玲，芮玉奎，郭 晶，等.Bt玉米中微量元素鋰、硒、鉬、鉻含量測定[J].光譜學與光譜分析，2007，27（8）：1638-1639.

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[8] 李 冰，楊紅霞.電感耦合等離子體質譜原理和應用[M].北京：地質出版社，2005.