微波消解-ICP-AES法测定蔬菜中重金属含量

丛 俏，蔡艳荣

(渤海大学化学化工学院，应用化学辽宁省高校重点实验室，辽宁 锦州 121013)

微波消解-ICP-AES法测定蔬菜中重金属含量

丛 俏，蔡艳荣

(渤海大学化学化工学院，应用化学辽宁省高校重点实验室，辽宁 锦州 121013)

采用微波消解处理样品，以电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法测定8种蔬菜中的Zn、Pb、Cu、Cd 4种重金属元素的含量。结果表明：此方法的检出限为0.006～0.018μg/mL，相对标准偏差0.17%～1.76%，加标回收率为99.00%～102.95%。叶类蔬菜吸收重金属的能力比茄果类蔬菜强。ICP-AES法测定蔬菜中重金属元素的含量具有快速、灵敏、准确性较好的优点。

ICP-AES；微波消解；蔬菜；重金属

蔬菜的重金属污染，具有一定的隐蔽性，一般不会造成人们的急性中毒，而是通过食物链在人体中累积，危害人们的身体健康[1]。因此，检测蔬菜中重金属的含量具有重要的现实意义，可以加强人们对重金属污染的重视，从而使农户采用合理的种植方法，提高蔬菜安全质量。

测定食品中微量元素多采用分光光度、原子吸收等方法。这些方法不同程度的存在操作复杂、灵敏度低、测定速度慢等缺点[2-8]。ICP-AES法检测结果准确，分析速度快，线性范围宽，灵敏度高，检测限低，背景干扰小，并对多种元素可以进行同时测定[9]。本实验采用微波消解处理样品，电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)法测定蔬菜中Zn、Cu、Pb、Cd 4种重金属元素的含量，旨在为蔬菜中重金属更加准确便捷的测定方法提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

蔬菜 市售；硝酸、高氯酸、铅标准溶液、镉标准溶液、锌标准溶液、铜标准溶液 国家环境保护总局标准样品研究所；本实验用水均为二次蒸馏水；所有试剂为优级纯。

1.2 仪器与设备

电感耦合等离子体发射光谱仪 美国瓦里安公司；WD900DSl23-2微波炉 顺德市格兰仕电器实业有限公司；所用玻璃仪器及四氟乙烯烧杯均用质量分数7.2%硝酸溶液浸泡24h以上，用去离子水反复冲洗，再用蒸馏水冲洗，晾干后使用[10]。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

预先将待消解的蔬菜样品用清水洗净，除去不可食用部分(蒂、核等)，再用二次蒸馏水漂洗3次，将皮和肉分离并切块，粉碎至约1mm大小的碎屑，研磨成浆状。准确称取样品4g于聚四氟乙烯烧杯中，分别加入2mL 浓HNO3、1mL质量分数30% H2O2，置于微波炉中，在火力80%(最大功率360W)下消化2min，最终使样品消解成透明溶液，将消解液转入25mL比色管内，用蒸馏水洗涤烧杯数次，合并洗涤液，定容至25mL，供仪器分析用[11-12]。

1.3.2 仪器工作参数与测试方法

优化后的ICP-AES工作条件见表1。在仪器工作条件下，依次对样品溶液进行测定，取3次读数的平均值为测定值。

表1 ICP-AES的工作条件Table1 Working conditions of ICP-AES

2 结果与分析

2.1 样品的预处理

2.1.1 消解方法的选择

分别选择微波消解、干法消解、湿法消解3种消解方法对蔬菜样品进行消解，平均测定结果见表2。由表2可以看出，微波消解的样品值略高于其他两种的消化值，主要是微波消解比较完全，而且过程中无损失；对其余两种消解方法来说，干法消解样品的结果较好于湿法消解的结果，湿法消解采用容器容量较大，转移不易彻底，因此造成测量值偏低，而且其在消解过程中易形成酸雾危害操作人员的身体健康；干法消解与微波消解相比不仅耗时较长，而且在消解过程中易造成挥发元素的损失。综上所述，微波消解是一种较好的消解方法。

表2 消解方法的比较Table2 Comparison among different digestion methods for the determinations of four heavy metals

2.1.2 消解液的选择

I C P-A E S法测定样品的消解液多采用H N O3、 H2SO4、HClO4、HCl、HF、H2O2及其混合酸。对于ICP 而言，由于无机酸的加入易导致溶液黏度和元素原子激发状态的改变，而对于ICP-AES法测定的影响大小为H2SO4＞H3PO4＞HCl＞HNO3，因此，应尽量选用较低浓度的HNO3或HCl为宜，并严格保持标准溶液与样品溶液的酸度一致[13]。本实验中消解液选用2mL浓HNO3和1mL 30% H2O2。

2.2 仪器测定波长的选择

各元素分析谱线的选择是根据元素的谱线特征、元素间的干扰情况以及仪器对该种元素的检测灵敏度确定的。选择发射净强度大、信噪比高、背景低、共存元素干扰少、强度匹配的谱线为待测元素的分析谱线[14]。本实验选择最佳分析谱线见表3。

表3 ICP-AES测定波长Table3 Optimal wavelengths for the ICP-AES determinations of four heavy metals

2.3 检测方法考察

2.3.1 线性范围与方法检出限

依照仪器工作参数与测试方法，分别测定Z n、Cu、Pb、Cd标准系列的工作曲线，由工作曲线得到回归方程和相关系数(r)。按实验方法测定，取空白溶液平行11次的结果计算[15]，得出各重金属的检出限见表4。各重金属的线性范围在0～5.0μg/mL之间，检出限为0.006～0.018mg/L。

表4 ICP-AES测定的回归方程和检出限Table4 Linear regression equations and detection limits of four heavy metals

2.3.2 精密度和加标回收实验

表5 加标回收实验Table5 Spike recoveries for four heavy metals

准确称取一定量样品，按样品处理方法进行处理，每个实验重复测定6次，计算相对标准偏差(RSD)。RSD的范围在0.17%～1.76%之间，说明仪器工作稳定，重复性较好，精密度较高。分别加入一定量的标准溶液，测定Zn、Pb、Cu、Cd，计算加标回收率。各元素的回收率在99%～102.95%之间，说明测定方法的准确度较好，结果见表5。

2.4 样品分析结果

国家蔬菜食品卫生标准GB 13106—91《食品中锌限量卫生标准》、GB 15199—1994《食品中铜限量卫生标准》、GB14935—94《食品中铅限量卫生标准》、GB 15201—94《食品中镉限量卫生标准》中，对4种重金属(铅、镉、铜、锌)的限量做了明确规定，分别为锌≤20mg/kg、铜≤10mg/kg、铅≤0.2mg/kg和镉≤0.05mg/kg。对蔬菜样品中Zn、Cu、Pb、Cd的含量进行平行3次测定，分析结果见表6。

表6 蔬菜中重金属平均含量测定结果Table6 Contents of four heavy metals in different species of vegetables determined by the method

由表6可见，在检测的8种蔬菜中，锌的平均含量远低于国家食品卫生标准的允许量，合格率为100%；8种蔬菜中芹菜受到铜的污染，为限量的1.12倍；小白菜、韭菜均受到铅的污染，小白菜和韭菜中铅超标，分别是限量的1.02倍和1.04倍；芹菜中镉的含量超过标准值，是国标限量值的1.70倍。总体来看，叶类蔬菜(芹菜、菠菜、小白菜、韭菜)较茄果类蔬菜(黄瓜、青椒、茄子、蕃茄)重金属超标严重，说明叶类蔬菜吸收重金属的能力比茄果类蔬菜强。

3 结 论

采用微波消解-ICP-AES法，测定蔬菜中的铅、镉、锌、铜元素的含量，经实验证明，该方法具有快速、灵敏、准确性较好等优点。在所测定的8种蔬菜中，锌的含量均远低于国家食品卫生标准的允许量；芹菜受到铜污染；小白菜、韭菜均受到铅的污染；芹菜中镉的含量超过标准值。总体来看，叶类蔬菜吸收重金属的能力比茄果类蔬菜强。

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Determination of Heavy Metals in Vegetables by Microwave Digestion/Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy

CONG Qiao，CAI Yan-Rong
(Liaoning Key Laboratory of Applied Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

A microwave digestion/inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) method was presented for the determinations of Zn, Pb, Cu and Cd in vegetables. The detection limits of the method for the elements varied from 0.006 to 0.018 mg/L, with relative standard deviations between 0.17% and1.76%, and the spike recovery ratios for them were in the range from 99.00% to 102.95%. The actual applications demonstrate that this method is sensitive, and that the leaf vegetables can adsorb more heavy metals than fruit vegetables such as eggplant.

ICP-AES；microwave digestion；vegetable；heavy metal

TS207.51

A

1002-6630(2010)20-0290-03

2010-01-10

辽宁省教育厅科学技术研究项目(2006032；2010010)

丛俏(1979—)，女，讲师，硕士，主要从事环境分析研究。E-mail：cqiao79@yahoo.com.cn