微波消解-火焰原子吸收光譜法測定水產品中重金屬元素

邵玉芳，邵世勤

（內蒙古農業大學，內蒙古呼和浩特010010）

水產品以其味道鮮美、營養豐富滿足了人們日益增長的飲食要求。尤其是臨海城市，不僅淡水河網密布，又處于沿海地帶，水產品更是市民日常最喜愛的菜肴之一，日常消耗量較大。但是，近幾年來，以生蠔為代表的貝類水產品重金屬含量超標信息屢現報道，引起社會的熱切關注，市民紛紛對生蠔以及其他相關水產品產生擔憂。為了充分認識生鮮水產品中重金屬的潛在風險，保證市民的食用安全，對生鮮水產品中重金屬含量進行專項風險評估是十分必要的。重金屬污染已經成為全世界普遍關注的公共衛生問題，對人體健康安全產生巨大影響，一旦處理不慎，便會引起重大的食品安全事件。人們對重金屬危害的認識也在不斷增強。水產動物重金屬污染的主要來源可分為外源性和內源性（生物富集），外源性污染來源包括飼料、水質、底泥、空氣、藥物等。由于污染物之間會互相循環、彼此轉化，空氣、土壤、水質等的重金屬污染都會間接或直接引起水產品的污染；當重金屬進入水體時，水生生物會通過攝取、吸附、吸收、積累等過程，對之進行富集，最終造成水產品的重金屬污染[1-2]。

目前，金屬元素的測定方法有質譜法、發射光譜法、分光光度法、電極法等，其中火焰原子吸收分光光度法因其具有靈敏度高、重復性好等特點而廣泛應用于各類樣品中微量金屬元素的測定。與此同時，傳統的干法灰化和濕法消化因對設備要求較低而廣泛應用于樣品的前處理，但這兩種方法共同的缺點是耗時，費力，且易造成樣品污染和損失。微波消解制樣是近年來產生的一種新興而高效的樣品預處理技術，并越來越多的應用于分析領域。

本文采用微波消解法對市面上所購水產品進行消解，用火焰原子吸收光譜法對水產品樣品中的Cd、Cr、Pb、Cu和Zn5種重元素進行測定，旨在為水產品的質量評估作參考，并為科學合理地利用水產品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1.1.1 試驗儀器

ZEENIT 700P型火焰原子吸收分光光度計：德國耶拿分析儀器股份公司；DTD-60孔消解爐：常州金壇良友儀器有限公司；CP153電子分析天平：上海昶鉦電子科技有限公司；SK8300GT超聲波清洗器：北京京海佳業科貿有限公司；ZLKN-1100V-W/WD旋轉蒸發儀：北京卓樂康科技有限公司；KH-3循環水多用真空泵：北京中科路達試驗儀器有限公司。

1.1.2 試驗試劑

硝酸鎘、重鉻酸鉀、氯化銅、硝酸鉛、硫酸鋅、硝酸、高氯酸、無水乙醇、石油醚（均為分析純試劑）：黑龍江省盛達儀器試劑公司，試驗用水為蒸餾水。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品的處理

將購自于市場新鮮的水產品：草魚、寄語、帶魚、基圍蝦及八爪魚用自來水沖洗除去表面浮灰和雜質，再用去雙蒸水沖洗2次，晾干后切片置于烘箱中于75℃～80℃烘至恒重，用超微粉碎機粉碎，放入干燥器中備用。

1.2.2 樣品的消解

準確稱取0.5 g水產品粉于微波消解爐的消解管中，加入3 mL高氯酸和12 mL濃硝酸，安放在消解爐主機上，200℃加熱20 min，再升溫至350℃加熱到樣品顏色完全變成藍綠色，繼續加熱30 min～60 min。消解后的樣品冷卻后，用蒸餾水定容至100 mL容量瓶中，搖勻備用。

1.2.3 樣品中重金屬含量的測定

取消解液于25 mL容量瓶中，用蒸餾水定容，過濾到25 mL比色管中，搖勻，用原子吸收分光光度計結合校準曲線測定樣品中5種重金屬含量，平行測定5次取平均值。

1.2.4 鋅、銅、鉛、鉻、鎘標準溶液的配制

準確稱量一定量經干燥的 Cd（NO3）2、K2Cr2O7、Pb（NO3）2、CuCl2和ZnSO4溶于蒸餾中并定容至100mL，配置 Cd2+、Cr2+、Pb2+、Cu2+和 Zn2+標準儲備液。準確移取不同體積的各種標準儲備液于同一250 mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，制得 Cd2+、Cr2+、Pb2+、Cu2+和Zn2+的混合標準溶液，備用。

1.2.5 原子吸收分光光度計工作條件

原子化條件優選對于獲得最佳測定結果是特別重要的。影響火焰原子吸收光譜法測定的主要因素是燃氣流量、助燃氣流量、燃燒器高度和進樣量。助燃氣的比例決定火焰的氧化還原特性和原子在火焰空間的分布，從而決定了最佳測定位置[3-6]。可燃氣的總流量決定了火焰可以供給試樣蒸發、解離和原子化的總熱量機供給熱能的速度，從而決定了最大的進樣量[7-10]。

通過先前試驗進行條件優化，結果表明，各元素最佳測定條件見表1，其中波長、狹縫寬度采用的是儀器默認條件。

表1 火焰原子吸收光譜的工作條件Table1 Flame atomic absorption spectrometry conditions

2 結果與討論

2.1 標準曲線

分別移取不同量的金屬離子標準溶液稀釋成濃度適宜的系列標準溶液，按照表1所列條件進行測定，線性回歸方程見表2。在確定的濃度范圍內，各元素濃度與吸光度均成良好線性關系。

2.2 精密度試驗

平行稱取樣品8份，按照試驗樣品處理的方法和檢測方法，在所選擇的工作條件下分別測定樣品中Cd、Cr、Pb、Cu 和 Zn 元素的吸光度，重復 5 次，結果見表3。

表2 標準工作曲線及相關系數Table2 Standard working curve and correlation coefficient

表3 精密度試驗結果表（吸光度）Table3 Precision experimental results table（absorbance）μg/g

結果顯示，樣品中 Cd、Cr、Pb、Cu、Zn 的含量分別為 0.123 8、0.192 6、0.031 7、0.026 4、0.223 7 μg/g，測定結果RSD均小于5%，說明該方法的精密度比較高。

2.3 加標回收率試驗

在一定量的樣品溶液中加入標準溶液，最后定容至25 mL，并用此樣品溶液進行加標回收率試驗，然后根據測定值計算回收率，結果見表4。

結果顯示，樣品中 Cd、Cr、Pb、Cu、Zn 的回收率為97.91%、93.98%、96.97%、95.52%、86.54%，樣品的加標回收率在86.54%～97.91%之間，滿足日常分析質量控制要求。

表4 回收率試驗結果Table4 Recovery experimental results

2.4 試驗方法準確度檢驗

準確稱取國家標準物質GBW-07601（人發粉成分分析標準物質）1.000 g采用1.2.2方法消化，定容冷卻后，用原子吸收光譜測定，將測定結果與標準物給定各個元素含量進行比較，檢測其準確度，結果見表5。

表5 準確度試驗結果Table5 Accuracy of experimental results

2.5 樣品測定結果

按照最佳測定條件的測定方法測定水產品樣品中的5種重金屬元素，結果見表6，無公害水產品有害重金屬限量標準見表7。

表6 樣品中重金屬含量測定結果Table6 Determination of heavy metal content in the sample mg/kg

續表6 樣品中重金屬含量測定結果Continue table 6 Determination of heavy metal content in the sample mg/kg

表7 無公害水產品有害重金屬限量標準Table7 Pollution-free aquatic products harmful heavy metals limit standard

從上表可以看出，生鮮市場水產品Pb含量超過了綠色食品水產品的衛生標準，其他元素含量都低于衛生標準的要求，但Pb含量的超標也是十分需要注意的問題，鉛不是人體中的必須元素，鉛污染的食物、水等經過消化道進入人體并積累，引起慢性中毒，使得機體腎功能衰退，骨質疏松，引起有神經，消化，血液等系統的綜合癥狀[9-11]。而在帶魚與八爪魚中，Cd含量超標，需要引起人們的注意，人吃下受污染的農作物后，便一并將鎘透過消化道進入人體，主要積聚于肝及腎，造成損害。另外，鎘化合物微粒亦可以透過空氣（香煙），由呼吸道進入人體。鎘對人體中樞神經的破壞力很大，當鎘毒進入人體后極難排泄，極易干擾腎功能、生殖功能。由于鎘污染具有周期長、隱蔽性大等特點。鎘會取代骨中鈣，使骨骼嚴重軟化，骨頭寸斷；鎘會引起胃臟功能失調，使鋅鎘比降低，而導致高血壓癥上升。鎘的毒性是潛在性的，即使飲用水中鎘濃度低至0.1毫克/升，也能在人體（特別是婦女）組織中積聚，潛伏期可長達10年至30年，且早期不易覺察。

3 結論

采用火焰原子吸收光譜法測定水產品中Cd、Cr、Pb、Cu和Zn5種元素，具有測定速度快，準確度高，選擇性好以及在同一溶液中實現多元素測定的方法。方法加標回收率在86.54%～97.91%之間，RSD在0.43%～3.11%之間，本試驗簡單、操作性強，是測定水產品中重金屬元素含量的有效方法，為水產品重金屬元素含量測定提供了理論依據，具有較好的應用前景。