電感耦合等離子體質譜法同時測定渝東南某礦區大米中的15種元素

冉 俊

（重慶市黔江食品藥品檢驗所，重慶 409000）

我國作為稻米生產大國及食用大國，每天約有60 %以上的人通過食用稻米來獲得所需的營養。與其他糧食作物相比，水稻更易受到重金屬的污染，因水稻生長于水中，金屬離子易溶于水而被水稻吸收，積累在水稻籽粒中，對人類健康產生嚴重威脅[1-3]。近年，由于工業“三廢”的排放、城市生活污水和垃圾污染及含有重金屬的農藥、化肥的不合理使用，導致農田土壤的重金屬含量日益增高，這不僅破壞生態環境，且會產生一系列農產品質量與安全問題。因此，本文參考有關食品中多元素的測定方法標準[4]及相關文獻采用微波消解-電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）測定礦區周邊50批次大米中的15種元素的含量，并進行了方法學驗證，為該礦區大米質量控制提供一定的實驗依據。

1 儀器與材料

1.1 儀器

NexION350X電感耦合等離子體質譜儀（美國PerkinElmer公司）；Milli-Q純水機（美國密理博公司）；CEM MARS6微波消解儀（美國培安）；BHW-09C趕酸器（中國博通）；BS224S萬分之一電子天平（德國賽多利斯）。

1.2 試劑與試藥

硝酸（川東化工，優級純）；標準溶液：多元素標準溶液（100 μg/ml，美國PerkinElmer公司），質譜調諧液：Be，Ce，Fe，In，Li，Mg，Pb，U（1 μg/ml，美國PerkinElmer公司），混合內標溶液：Bi，Ge，In，Li，Sc，Y（10 μg/ml，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；標準參照物質：大米粉[標準物質編號：GBW（E）100194，中國計量科學研究院]；大米粉[標準物質編號：GBW（E）100349，鋼鐵研究院]；嬰幼兒米粉（標準物質編號：CFAPA-QC249A-3，大連中食國實）。

1.3 樣品來源

本研究于2018年的收獲季節，通過田間現場抽樣和向周邊農戶購買的抽樣方式，共選取50批次，每批次樣品保證干燥后籽粒總量1 kg以上[5]。

2 方法與結果

2.1 樣品處理

稻谷樣品用脫殼機脫殼，然后通過磨樣機磨成粉末，儲于干凈塑料袋中備用。稱取0.3～0.5 g樣品，消解過程按國標GB5009.268-2016 食品安全國家標準 多元素的測定[4]第一法中微波消解法進行，最后定容至25 ml。

表1 微波消解程序

2.2 儀器條件的優化

條件優化以靈敏度、氧化物和雙電荷產率為考察指標，通過儀器設置的調諧程序，用10 μg/L調諧溶液優化儀器參數，優化的工作參數見表2。

表2 ICP-MS工作參數

2.3 干擾與消除

根據文獻[6-7]，ICP-MS分析過程中受到的主要干擾有同質異位素干擾、氧化物離子干擾、雙電荷離子干擾及由載氣和水溶液基體中的其他原子構成的復合離子的干擾。對于測定元素的同位素選擇，以選擇測定同位素的最大豐度值為原則，避免選用多原子干擾和同量異位素重疊。

對于多原子（分子）離子的干擾，本法采用碰撞/反應池技術進行消除，有報道[8]稱在碰撞模式下，元素的MS強度無明顯降低。針對不同的目標元素及不同的樣品基體，分別建立消除干擾的不同反應條件。

對于非MS干擾，內標法是ICP-MS測定的必備校正方法[9]。本法加入100 μg/L內標溶液，用于監測和校正測定過程信號短期或長期的漂移，并對基體效應進行校準。

考慮到樣品中待測元素的穩定性及高酸度對儀器的使用壽命的影響，本實驗參考文獻和標準規定[4,10]，選擇在5 %的硝酸體系中進行測定。

2.4 線性關系及檢出限

測定樣品空白溶液（n=11），按國際純理論和應用化學聯合會（IUPAC）的規定，計算方法的檢出限，檢出限為0.000～0.099 μg/L；具有良好的線性關系，相關系數（r）為0.9991～0.9999，結果見表3。

表3 待測元素的線性方程、相關系數和檢出限

2.5 標準物質分析

選擇標準物質大米粉[GBW（E）100194]、大米粉[GBW（E）100349]、嬰幼兒米粉（CFAPAQC249A-3）進行測定，結果與標準值基本相符，表明所建立方法可靠，結果見表4。

表4 標準物質測定結果

2.6 精密度與回收率

選擇實際樣品，分別加入高低不同濃度的15種元素標準溶液，分別進行加標測定，計算被測元素的平均回收率在81.6 %～107.6 %之間，回收率較好；另選取濃度為10 μg/L的溶液，平行測定7次，得RSD為1.0 %～3.8 %，結果見表5。

2.7 樣品分析

按上述方法對渝東南某礦區的50批大米進行檢測分析，測定結果見表6。

3 討論

本文建立的測定礦區大米中15種元素的方法準確、快速、靈敏，具有操作簡便、省時等特點，對于工作量大和樣品多的單位，將大大提高工作效率，適用于大米中多種元素的同步分析檢測。

表5 各元素精密度實驗結果

表6 50批次樣品檢測分析結果

本次研究選取該礦區周邊家庭農戶中大米作為研究對象，整體質量情況較為可觀，但不能排除樣本的偶然性，加上樣本數量有限，其代表性相對局限；各元素對健康風險的影響方面研究不夠，且農作物對重金屬的吸附是一個漫長的過程，此次試驗結果反映出該區域有不同程度的常規污染情況，存在一定健康風險。