石墨爐原子吸收法測(cè)定稻谷中鎘含量前處理方法比較

張瑞莉，郭家柱，肖開德，雒 芳，徐 鵬，李守星

（1.中儲(chǔ)糧云南分公司糧油質(zhì)量監(jiān)督檢查中心，云南昆明 650100；2.中國(guó)儲(chǔ)備糧管理集團(tuán)有限公司云南分公司，云南昆明 650228）

糧食不僅為人類提供最基本的能量，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，更是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的重要戰(zhàn)略物質(zhì)。中國(guó)是糧食的生產(chǎn)大國(guó)，也是糧食的消費(fèi)大國(guó)，全國(guó)有60%以上人口食用稻米。因此，稻谷的食品安全問題值得關(guān)注[1-2]。稻谷中的鉛、鎘、汞、砷等重金屬超標(biāo)和污染問題最近越來越受到人們的關(guān)注。其中，鎘是一種毒性很強(qiáng)的重金屬，其化合物也大多屬毒性物質(zhì)。鎘較其他重金屬更容易被農(nóng)作物、蔬菜、稻米吸收[3]。鎘是蓄積性的毒物，金屬鎘可以通過消化道與呼吸道進(jìn)入體內(nèi)，機(jī)體即使攝入很微量的鎘，也會(huì)蓄積在人體的腎臟和肝臟內(nèi)，對(duì)人體產(chǎn)生危害，引發(fā)免疫系統(tǒng)等方面的病變[4-6]。因此，鎘的安全攝入問題已引起世界各國(guó)的關(guān)注。

目前，鎘的檢測(cè)方法主要有石墨爐原子吸收光譜法、火焰原子吸收光譜法、比色法及電感耦合高頻等離子體質(zhì)譜法等方法。石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定鎘具有試劑用量小、檢測(cè)樣品速度快、靈敏度高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用比較廣泛的分析方法，但關(guān)鍵之處是樣品的前處理。采用干法灰化、濕法消解和微波消解3 種前處理方法提取稻谷樣品中的鎘含量，用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定其含量，重點(diǎn)比較3 種不同前處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

1.1.1 主要儀器

AA-7000 型原子吸收分光光度計(jì)，島津國(guó)際貿(mào)易（上海） 有限公司產(chǎn)品；馬弗爐、可調(diào)式電熱板、MDS-15 型微波消解儀，上海新儀微波化學(xué)科技有限公司產(chǎn)品；電子天平（萬分之一）、超純水器、礱谷機(jī)。

1.1.2 試驗(yàn)材料與試劑

GBW（E）100360 大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（0.22±0.02 mg/kg），鋼鐵研究總院分析測(cè)試研究所提供；GBW（E）080119鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1 000 g/mL），中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究所提供。

試驗(yàn)試劑：硝酸、高氯酸、過氧化氫（質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%）、硝酸（1%）；混合酸：硝酸+ 高氯酸（9+1）；所有試劑均為分析純。試驗(yàn)所用玻璃和塑料器皿均使用硝酸溶液（1+4） 浸泡24 h 以上，用去離子水沖洗干凈后方可使用。

1.1.3 樣品前處理

稱取除雜的稻谷樣品進(jìn)行脫殼、粉碎處理，過40 目篩，混合均勻后裝入潔凈的塑料樣品瓶中備用。

1.1.4 試驗(yàn)方法

（1） 干法灰化。稱取約0.4 g 樣品（精確至0.000 1 g） 于潔凈的瓷坩堝內(nèi)，在可調(diào)式電爐上將樣品炭化至無煙后，將坩堝移入馬弗爐內(nèi)，在500 ℃條件下灰化6 h 時(shí)，取出冷卻；若樣品未完全灰化，于坩堝中加入0.5 mL 混合酸，在電爐上小火蒸干，移入馬弗爐中500 ℃繼續(xù)灰化1 h，冷卻，直至樣品灰化完全，成灰白色，若還未灰化完全，可重復(fù)上述步驟（所有樣品加混合酸的量和次數(shù)保持一致）。冷卻后，用硝酸溶液（1%） 將灰分溶解，轉(zhuǎn)移至25 mL 容量瓶?jī)?nèi)，用少量硝酸溶液（1%） 洗滌坩堝3 次，移至容量瓶?jī)?nèi)，用1%的硝酸溶液進(jìn)行定容，搖勻后備用。同時(shí)需做空白試驗(yàn)。

（2） 濕法消解。處理方法與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法相同，不再贅述。

（3） 微波消解。稱取約0.4 g 樣品（精確至0.000 1 g） 于微波消解罐內(nèi)，加入5 mL 濃硝酸和2 mL 過氧化氫。微波消解已確定最佳使用條件，具體設(shè)置見表1。消解結(jié)束后，靜置冷卻緩慢打開消解罐，消化液應(yīng)呈淡黃色或是無色，120 ℃條件下加熱趕酸至約1 mL，用少量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的硝酸溶液沖洗消解罐2～3 次，然后將溶液轉(zhuǎn)移至25 mL 容量瓶中，并用少量1%的硝酸溶液定容至刻度，混勻備用。同時(shí)需做空白試驗(yàn)。

1.1.5 儀器工作條件

微波最佳消解程序見表1。

表1 微波最佳消解程序

試驗(yàn)采用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定鎘含量的工作條件為波長(zhǎng)228.8 nm，光譜寬帶0.5 nm，燈電流0.8 mA，進(jìn)樣量20 L，無基體改進(jìn)劑，測(cè)量方式為峰面積；背景校正為氘燈扣背景。

石墨爐升溫程序見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

表2 石墨爐升溫程序

取鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照國(guó)標(biāo)方法配置成質(zhì)量濃度為3.0 ng/mL 標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液，放到自動(dòng)進(jìn)樣器中，在儀器中設(shè)定好程序，自動(dòng)稀釋到質(zhì)量濃度分別為0，0.5，1.0，1.5，2.0 ng/mL 制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。標(biāo)準(zhǔn)曲線顯示相關(guān)系數(shù)為0.997。

2.2 3 種前處理方法的驗(yàn)證試驗(yàn)

采用3 種不同的前處理方法對(duì)大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（0.22±0.02 mg/kg） 中的鎘含量進(jìn)行測(cè)定。

不同前處理方法的檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 不同前處理方法的檢測(cè)結(jié)果

從表3 可以看出，采用3 種不同的前處理方法對(duì)大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度范圍內(nèi)，表明3 種前處理方法均能獲得較好的測(cè)試結(jié)果。

2.3 不同前處理的加標(biāo)回收試驗(yàn)

在同一稻谷樣品里加入質(zhì)量濃度為100 ng/mL 的鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液，每個(gè)樣品加標(biāo)量均為1 mL，分別用3 種前處理方法進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定回收率。

加標(biāo)回收試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見表4。

表4 加標(biāo)回收試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

從表4 可以看出，采用3 種前處理方法對(duì)同一樣品做加標(biāo)回收試驗(yàn)，回收率均為85%～115%，均能滿足加標(biāo)回收試驗(yàn)的要求。

2.4 3 種前處理方法的比較

從表3 和表4 的檢測(cè)結(jié)果顯示，采用3 種不同的前處理方法測(cè)定稻谷中鎘含量，均能獲得較好的測(cè)定結(jié)果。現(xiàn)將3 種處理方法的試劑用量、消化時(shí)間和試劑空白值等進(jìn)行比較，分析不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

3 種前處理方法優(yōu)缺點(diǎn)比較見表5。

表5 3 種前處理方法優(yōu)缺點(diǎn)比較

3 結(jié)論

通過不同前處理試驗(yàn)表明，3 種方法都能獲得很好的檢測(cè)結(jié)果，測(cè)定大米標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的結(jié)果都在其不確定度的范圍內(nèi)，加標(biāo)回收率分別為88.8%，86.2%和93.2%，滿足加標(biāo)回收試驗(yàn)的要求。3 種前處理方法各有優(yōu)缺點(diǎn)：干法灰化具有試劑用量小、操作簡(jiǎn)單、空白值低的優(yōu)點(diǎn)，但存在高溫下鎘容易與器皿發(fā)生黏滯，易造成損失的缺點(diǎn)；濕法消解在于前處理方法比較簡(jiǎn)單，適合大批量處理樣品的優(yōu)點(diǎn)，但存在試劑用量大、空白值高、易造成污染的缺點(diǎn)；微波消解有消耗試劑小、空白值低等優(yōu)點(diǎn)，但存在需要嚴(yán)格控制溫度的缺點(diǎn)。3 種不同處理方式都可以滿足日常工作中稻谷鎘含量的檢測(cè)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件選擇適當(dāng)?shù)那疤幚矸椒ā?/p>