微波消解-ICP-MS和高壓封閉消解-ICP-MS測定農產品中16種元素的方法研究

劉 紅，鄭希帆，王紅麗，李智慧

（江西有色地質測試研究院，江西南昌 330201）

在農產品中多元素檢測過程中，前處理與上機測定是極為關鍵的兩個步驟。目前，前處理主要的方法有干灰化、濕法消解、微波消解和高壓罐消解[1]。前處理中控制消解過程的污染，降低樣品空白值是農產品中多元素分析質量控制的關鍵點。因此，這4種方法中，高壓罐消解法和微波消解法的樣品因為空白值低于濕式消解法和干灰化法而成為目前主流的前處理方式。

農產品中元素測定常用方法主要有原子吸收光譜法，包括火焰法（FAAS）和石墨爐法（GFAAS）、原子熒光法（AFS）[2]、電感耦合等離子體發射法（ICP-AES）、電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）4大類[3]。原子吸收和原子熒光法都不能進行多元素同時測定[4]。ICP-AES雖能進行多元素同時測定，但檢出限不能滿足部分元素的要求。ICPMS是目前測定痕量元素含量最有效的方法之一，具有檢出限低、靈敏度高、線性動態范圍寬、同時測定多種元素含量等優點，已被廣泛的用于農產品中多元素的分析檢測和研究。

本文分別采用微波消解和高壓封閉消解處理農產品，采用ICP-MS同時測定樣品中16種元素，通過結果的比對和研究，兩種方法均可滿足檢測要求。

1 材料與方法

1.1 儀器及設備

ICP-MS：7700型電感耦合等離子體質譜儀，美國安捷倫科技有限公司；微波消解儀：ETHOS UP，Milestone；控溫趕酸儀：VB24 Plus，萊伯泰科有限公司（Lab Tech）；烘箱：DHG-9053A電熱恒溫鼓風干燥箱，上海齊欣科學儀器有限公司；純水機：Chorus，威立雅(VEOLIA)環境服務有限公司；硝酸：UPS級，蘇州晶瑞化學股份有限公司；

標準儲備液：多元素標準溶液GSB 04-1767-2004（100 μg/mL），鈉單元素標準溶液GSB 04-1738-2004（1 000 μg/mL），鎂單元素標準溶液GSB 04-1735-2004（1 000 μg/mL），鉀單元素標準溶液GSB04-1733-2004（1 000 μg/mL），鈣單元素標準溶液GSB 04-1720-2004（1 000 μg/mL），鉬單元素標準溶液GSB 04-1737-2004（1 000 μg/mL）。

1.2 樣品前處理

（1）微波消解。稱取0.25g（精確至0.000 1 g）生物成分標準物質置于微波消解罐中，加入6 mL硝酸，于控溫趕酸儀上100 ℃預熱0.5～1 h，待冒完黃煙，取下冷卻，將消解罐密閉后放于微波消解儀內，按照微波消解條件（表1）進行消解[5]，消解程序結束后，冷卻取出消解罐，在控溫趕酸儀上100 ℃趕酸至l mL左右，放冷后，用超純水將消解液轉移定容至25.0 mL，上機測定。

表1 微波消解條件

（2）高壓封閉消解。稱取0.25 g（精確至0.000 1 g）生物成分標準物質置于高壓消解罐中，加入5 mL硝酸，于控溫趕酸儀上100 ℃預熱0.5～1 h,待冒完黃色大煙，取下冷卻，將高壓消解罐密閉后放入高壓釜內，用工具擰緊，置于烘箱內，升溫至140 ℃后保溫4 h，取出冷卻后開蓋置于電熱板上100 ℃趕酸至約1 mL，放冷后用超純水將消解液轉移定容至25.0 mL，上機測定。

1.3 ICP-MS儀器工作參數

射頻功率：1 550 W；采樣深度：9 mm；樣品提升速率：0.1 r/s；霧化室溫度：2 ℃；積分時間：0.5~3 s；采集次數：3次；載氣流量：0.9 L/min；等離子體氣流量：15 L/min；輔助氣流量：0.10 L/min；碰撞氣流量：4.0 mL/min。

2 結果與分析

2.1 標準曲線配制和相關系數

根據樣品中各元素的含量大概范圍，配制16種元素的系列混合標準工作液兩套，介質為5% UPS硝酸。其中Mg、K、Ca為500 μg/L、 1 000 μg/L、 2 000 μg/L、 3 000 μg/L和4 000 μg/L，Na、Fe、Zn、Mn、Cr、Cu、Ni、As、Sr、Ba、Pb、Cd和Mo為1 μg/L、5 μg/L 、10 μg/L 、20 μg/L、 50 μg/L 、100 μg/L和 200 μg/L，儀器測定標準系列，各元素標準曲線的線性相關系數r均大于0.999，詳見表2。

表2 16種元素的線性方程和相關系數

2.2 精密度和準確度

本實驗選取三個國家一級標準物質GBW10010、GBW10011、GBW10044進行實驗，測定數據如表3、表4、表5，表中單位為mg/kg，帶**元素單位為μg/kg，帶*元素單位為百分含量。分析以上實驗數據可以得出結論，微波消解和高壓封閉消解均能夠將樣品消解完全，在兩種前處理方式消解定容之后，經ICP-MS測定，16種元素的測定數據都在國家一級標準物質的標準值允許的范圍之內，準確度良好。同時，統計6次實驗結果來驗證精密度（RSD），3個國家標準樣品中絕大部分元素的RSD均在10%范圍內，但GBW10011、GBW10044中的Pb的RSD為13.8%，13.9%，16.4%，分析原因是該標樣不確定度范圍比較大，且含量水平低，導致實驗過程中RSD偏高，但實驗結果均在標準物質值的允許的范圍之內。因此兩種前處理方式均可滿足農產品中16種元素的檢測分析要求。

表3 GBW10010標樣實驗數據（單位：mg/kg）

表4 GBW10011標樣實驗數據（單位：mg/kg）

表5 GBW10044標樣實驗數據（單位：mg/kg）

（續表4）

3 結論

本文研究了微波消解和高壓封閉消解前處理農產品樣品，采用ICP-MS同時測定16種元素，通過實驗數據分析對比，兩種前處理方式的實驗結果和標準物質的標準值相吻合，準確度良好，6次實驗數據計算RSD基本在10%以內，精密度良好，驗證出兩種方式均可得到滿意的檢測結果，方法有效可行。