電感耦合等離子質(zhì)譜法測定甘蔗汁中重金屬的研究

劉維明，劉永智，王曉飛，3，韋進(jìn)進(jìn)

(1.廣西壯族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站，廣西南寧530028;2.廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530226;3.廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西南寧530004;4.南寧市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，廣西南寧530012)

2014年，環(huán)境保護(hù)部和國土資源部發(fā)布的全國土壤污染狀況調(diào)查公報中顯示，全國土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，主要污染物為鎘、鎳、銅、砷、汞、鉛和多環(huán)芳烴［1］。可見，土壤重金屬污染導(dǎo)致土壤環(huán)境質(zhì)量惡化，嚴(yán)重危害農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和人類的生存環(huán)境，已成為全國性環(huán)境問題之一。

我國南方是主要的甘蔗糖業(yè)產(chǎn)區(qū)，尤其是廣西作為我國最大的產(chǎn)糖地區(qū)，其糖產(chǎn)量在2010/2011榨季占全國總產(chǎn)量的64.36%。食糖作為我國食品、飲料、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)不可或缺的基礎(chǔ)原料之一，也是我國居民的生活必需品。要保證食糖產(chǎn)品的質(zhì)量，首先要保證原料蔗及其甘蔗汁的質(zhì)量，但由于甘蔗汁具有很高的糖分且黏稠，干擾大成為分析其重金屬含量的難點。目前沒有針對甘蔗汁中重金屬分析的國標(biāo)方法，可參考的分析方法亦很少。因此，建立甘蔗汁中重金屬先進(jìn)的分析方法勢在必行。

筆者針對甘蔗汁的特性，通過硝酸體系進(jìn)行電熱板消解將甘蔗汁進(jìn)行前處理［2］，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對其中的銅、鉛、鋅、鎘4種有害重金屬元素進(jìn)行定量分析，采取全程空白、加標(biāo)回收、平行樣等質(zhì)控措施，驗證該分析方法的可靠性，也可為分析含有機(jī)質(zhì)高、糖分高、黏稠的樣品中重金屬含量提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料 供試原料:市售甘蔗。主要儀器:Agilent 7700E電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，安捷倫公司;PL202-L梅特勒電子天平，梅特勒-托利多公司;吉爾森移液器1～1 000 μl，法國吉爾森公司。主要試劑:超純級硝酸，德國進(jìn)口，MERCK默克;超純水，密理博純水儀制作;Cu、Pb、Zn、Cd標(biāo)準(zhǔn)儲備液，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所。

1.2 樣品前處理 用榨汁機(jī)把洗干凈的甘蔗榨出蔗汁，將榨好的甘蔗汁搖勻，用錐形瓶稱量10 g，加入超級純硝酸5 ml，置于電熱板上加熱，待冒煙時適時晃動甘蔗汁。如發(fā)現(xiàn)蔗汁變得黏稠時，加入2 ml硝酸，并不時晃動，避免蔗汁被碳化［3］，直到蔗汁變得澄清透明，冷卻后以超純水定容至50 ml。全程以超純水做空白，在樣品中做平行樣加Cu、Pb、Zn、Cd標(biāo)樣做回收率測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 檢出限與線性關(guān)系 用重量法將Cu、Pb、Zn、Cd配成混合標(biāo)液，濃度依次為:0.05、0.50、1.00、10.00、20.00、50.00、200.00、500.00 μg/L，方法的線性范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限見表1。

表1 方法的線性范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限

2.2 方法穩(wěn)定性和精密度 為驗證方法的穩(wěn)定性，試驗稱取了5份甘蔗汁平行樣品同步進(jìn)行消解處理，然后進(jìn)行上機(jī)分析。從分析結(jié)果看，樣品平行性較好，說明方法穩(wěn)定，重現(xiàn)性較好。平行樣品標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對偏差結(jié)果見表2。

2.3 回收率與準(zhǔn)確度 為驗證方法的準(zhǔn)確度，試驗稱取了8份平行樣，其中5份做平行樣品，3份樣品做加標(biāo)回收率平行試驗，以確定方法的可靠性。在加標(biāo)前預(yù)測甘蔗汁濃度，在已知濃度的甘蔗汁樣品中分別加入Cu、Pb、Zn、Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入元素的量控制在加標(biāo)樣品元素量的0.5～2.0倍。測定5份平行樣和3份加標(biāo)樣中各元素濃度，用測定濃度×定容體積=質(zhì)量，用每個加標(biāo)樣品的量-5份平行樣品量的均值=各加標(biāo)回收量，用各加標(biāo)回收量÷加標(biāo)量×100%=各元素的回收率(表3)。同時還對國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測定，測定結(jié)果均落在合理范圍(表4)。因此，從回收率及國家有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定結(jié)果表明，該方法是準(zhǔn)確可靠的。

表2 平行樣測定結(jié)果

表3 分析方法加標(biāo)回收率

表4 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測定值(n=5)

3 結(jié)論

通過消解去除糖分和蔗汁中雜質(zhì)的干擾，采用ICP-MS同時測定甘蔗汁中4種有毒有害重金屬元素，經(jīng)精密度、加標(biāo)回收率和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測定等試驗證明，該方法精密度好、檢出限低、快速方便，適用于甘蔗汁中多種微量重金屬元素的同時測定。

［1］環(huán)境保護(hù)部，國土資源部.全國土壤污染狀況調(diào)查公報［R］.2014.

［2］國家環(huán)境保護(hù)局.水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［3］CLARKE M A，MORRIS N M，TRIPP V W，等.甘蔗糖制品中的重金屬［J］.甘肅糖業(yè)，1985(5):36-41.