蔬菜中铜、锌、铅、镉含量测定方法的研究

分析检测Analysis and Testingdoi:10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2020.17.048蔬菜中铜、锌、铅、镉含量测定方法的研究An Assay Method Research for Cu, Zn, Pb, Cd in Vegetables◎ 武慧欣，崔文龙，朱凤鸣，杨叶梅（昆明医科大学公共卫生学院，云南 昆明 650500）(School of Public Health, Kunming Medical University, Kunming 650500, China)Wu Huixin, Cui Wenlong, Zhu Fengming, Yang Yemei摘 要：目的：研究蔬菜中铜、锌、铅、镉含量的测定方法。方法：采用传统电热板（炉）湿法消解处理蔬菜样品，用火焰原子吸收法测定蔬菜中铜、锌、铅、镉的含量。结果：4种重金属元素浓度的标准偏差均小于0.03，回收率在95%～106%，检测限均小于0.31。结论：湿法消解后，火焰原子吸收法的准确度、精密度均符合国家标准要求，且检出限也较低，是一种快速检测蔬菜中金属含量的方法。关键词：火焰原子吸收光谱法；铜；锌；铅；镉；蔬菜Abstract：Objective: To study the determination method of copper, zinc, lead and cadmium in vegetables. Methods: the traditional electrothermal plate (furnace) was used for wet digestion of vegetable samples, and the contents of copper, zinc, all less than 0.31. Conclusion: after wet digestion, the accuracy and precision of FAAS meet the requirements of national standards, and the detection limit is low. It is a rapid method for the determination of metal content in vegetables.Key words：Flame atomic absorption spectrometry; Cu; Zn; Pb; Cd; Vegetables中图分类号：R155.5+4lead and cadmium in vegetables were determined by flame atomic absorption spectrometry. Results: the standard deviations of the four heavy metals were all less than 0.03, the recoveries were between 95% and 106%, and the detection limits were 重金属是指相对密度在5.0 g·cm-3以上的金属元 素，包括汞、铅、铬、铜、锌等金属及砷等类金属元素。重金属元素是地壳岩石中的天然组分，由于人类的开采、冶炼、工业生产以及煤、石油燃料燃烧等行为使其逐步进入大气、水、土壤，在生态系统中迁移转化，进入生物圈循环，在土壤中淤积不能被生物降解，污染植物后蓄积于其中，成为构成环境、蔬菜、食品污染及对人体健康造成威胁的有害物质[1-3]。蔬菜是人们日常摄取的必需食品，颜色越深的蔬菜，所含维生素B、C与胡萝卜素越多；蔬菜易被有害物质，尤其是铜、锌、铅、镉等重金属元素污染。目前蔬菜中重金属含量的测定虽有标准方法，但均为单独进行，在测定时需要大量的试剂，不仅分析成本高，而且繁琐、费时，难以满足批量测定的需要[4-8]。本文采用传统湿法消解法处理蔬菜样品，使用火焰原子吸收光谱法测定其中铜、锌、铅、镉的含量，以期发现较为简便的批量测定方法。1 材料与方法1.1 试剂盐酸、硝酸均为优级纯；高氯酸为分析纯；水为重蒸水。作者简介：武慧欣（1977—），女，硕士，讲师；研究方向为卫生检验。通信作者：杨叶梅（1964—），女，本科，副教授；研究方向为卫生检验（有机污染物及重金属元素检测及安全性评价）。150/现代食品XIANDAISHIPINCopyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.󰀡1.2 试验仪器火焰原子吸收分光光度计（日立，Z—2300）；可调式电炉（江苏无锡第二医疗器械厂）；数显电子天平（梅特勒-托利多仪器上海有限公司，AE100）；电热恒温鼓风干燥箱（重庆试验设备厂，CS1013）；捣碎机（九阳有限股份公司，JYL—6C）；马弗炉（上海实验电炉厂，SX-4-10）；石英亚沸高纯水蒸馏器（江苏白塔石英蒸馏器厂，BYT—120）。本次实验所用的玻璃器皿均用10%硝酸浸泡24 h以上，经大量清水冲洗，再用蒸馏水冲洗，晾干后方可使用。1.3 试验样品在某市任意一个菜市场购买苦瓜样品。1.4 样品预处理方法（1）样品前处理。除去苦瓜的不可食用部分，将食用部分清洗干净，再用蒸馏水洗2～3次，用纱布吸干表面水珠，待用。按四分法进行缩分，并用捣碎机将其打成匀浆放入冰箱中保存备用。样品打碎时，要打的很碎，尽量成匀浆，否则，样品在电炉上消化时易飞溅，甚至导致三角烧瓶爆炸。（2）湿法消解。精确称取匀浆5 g置于50～100 mL三角烧瓶中，放入数粒玻璃珠，加入15 mL混合酸（硝Analysis󰀡and󰀡Testing分析检测酸∶高氯酸=4∶1），加盖放置过夜，次日加一漏斗在三角烧瓶上并置于电炉上加热消解至冒白烟，溶液呈透明无色或淡黄色，若溶液呈棕黑色，再加入5 mL混合酸，继续加热，蒸发至近干，有大量白烟冒出，取下冷却并将消解液移入25 mL容量瓶，用少量重蒸水反复洗涤三角烧瓶，洗液合并于容量瓶，并定容至刻度，摇匀备用，同时做试剂空白。1.5 数据处理方法金属元素含量以µg·g-1（鲜重)表示，按式（1）计算：金属含量=C×V/m （1）式（1）中：C-从校准曲线上查得消解溶液中金属元素浓度，单位µg·g-1；V-样品消解定容后体积，单位25 mL；m-称取样品的质量，单位g。2 结果与分析2.1 仪器分析条件的选择在实验过程中，通过固定其他条件，只改变其中一个条件，测定该条件改变时物质的吸光度，选择吸光度最大且稳定时的条件为最佳，经反复实验选择的仪器最佳工作条件见表1。表1 火焰原子吸收光谱法仪器分析条件表元素铜锌铅镉波长/nm324.8213.9283.3228.8狭缝/nm0.20.20.20.2灯电流/mA7.55.07.56.0燃气流量/L·min-12.02.52.02.0燃气高度/cm7.57.57.57.52.2 工作曲线、回归方程及相关系数在选定仪器最佳工作条件下，测定4种元素的工作曲线，结果见表2。铜、锌、铅、镉的工作曲线的R均大于0.999，符合分析质量控制的要求。表2 各元素工作曲线系列范围表元素铜锌镉铅回归方程A=0.022 917 7C+0.000 647 14A=0.228 24C+0.004 89A=0.076 4C+0.000 2A=0.009 58C+0.000 21R1.000 00.999 10.999 90.999 9方法的精密度越好。此方法测4种重金属元素含量的标准偏差均小于0.03，说明此方法的精密度较好。2.3.2 回收率每种元素各取两个平行样品，其中一个加一定量的标准品，另一个不加，其余处理方法完全一致，在原子吸收仪器的最佳试验条件下，测定样品中铜、锌、铅、镉的含量，并计算其回收率。回收率的计算公式为：（m加标后-m加标前）/m加标量×100。由表3可知，火焰原子吸收法测定铜、锌、铅、镉的回收率较高，均在85%～110%范围内，结果可靠，符合要求，说明此方法的准确度较高。2.4 灵敏度与检测限2.4.1 灵敏度从工作曲线的斜率（见表3）可知，各元素的灵敏度：锌＞镉＞铜＞铅。XIANDAISHIPIN现代食品/1512.3 方法精密度和准确度2.3.1 精密度用本文的研究方法对苦瓜10个样品中的铜、锌、铅、镉含量进行测定，并计算10次平行测定值的标准偏差，各元素的标准偏差值：铜（0.011 9），锌（0.027 9）， 铅（0.010 6），镉（0.000 8）。标准偏差越小，说明Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.分析检测Analysis and Testing表3 样品中铜、锌、铅、镉的回收率表元素铜锌铅镉加标前/µg5.464 512.062 02.686 512.600 0加标量/µg105810加标后/µg15.465 917.362 010.621 022.142 0回收率/%100.05105.9799.1895.422.4.2 方法的检测限对试剂空白进行20次测定，以3倍的空白标准偏差计算，CL=3S0/S，其中S0是对基准与样品相似的空白溶液在与样品相同处理条件下测量20次所得吸光度测定值的标准偏差，S是校准曲线的斜率。可得此方法的检测限：铜为0.009 45 mg·L-1、铅为0.077 11 mg·L-1、 锌为0.307 76 mg·L-1、镉为0.017 42 mg·L-1， 。可见，此方法测定铜、锌、铅、镉的检出限较低，符合要求。2.5 方法的应用随机选择4种蔬菜，用本文的研究方法进行处理及测定，其结果见表4。从表4中得出，此方法测定蔬菜的重现性好，结果满意。表4 火焰原子吸收法3次测定4种蔬菜中铜、锌、铅、镉的含量表蔬菜重复1土豆231苦瓜231萝卜231四季豆23含量/mg·L-1铜0.009 40.009 50.009 60.005 00.005 10.005 10.002 00.002 10.002 10.009 60.009 50.009 6锌0.189 70.180 30.185 40.155 80.149 60.152 30.230 60.237 60.238 90.170 10.175 90.166 8铅0.000 30.000 30.000 30.000 30.000 20.000 30.002 30.002 30.002 40.000 40.000 30.000 3镉-0.000 9-0.000 9-0.000 9-0.001 3-0.001 3-0.001 3-0.001 3-0.001 3-0.001 3-0.001 3-0.001 4-0.001 43 讨论原子吸收光谱法基于基态原子蒸气对特征波长光的吸收，是国家标准中多种金属元素的常用检测方法。测定前，需要对样品进行预处理，预处理的方法通常有干法灰化消解法、全自动石墨仪消解、全自动微波消解和传统电热板湿法消解，其中，前两者应用较多。微波消解法是利用微波加热消解液和样品，使待测物品组分快速加热并分解。郭楠楠，张秉璇等[9-10]使用原子吸收法测定蔬菜中重金属含量发现，微波消解法作为前处理方法测得的蔬菜中铜、铬、铅、镉4种金属元素的回收率优于其他消解法。本研究使用传统湿法消解后，测得的铜、铅和镉的精密度都比张秉璇的高，准确度两者相似。4 结论湿法消解后用火焰原子吸收光谱法测定蔬菜中铜、锌、铅、镉含量时，准确度，精密度均符合国家标准要求，且检出限也较低。测定方法简便，快速，操作简单，结果准确，省时省力，且节约试剂，是一种快速检测蔬菜中重金属含量的方法。 参考文献：[1]Sharma R K，Agrawal M，Marshall F.Heavy metal contamination of soil and vegetables in suburban areas of Varanasi．India[J].Ecotoxicology & Environmental Safety，2007，66（2）：258-266.152/现代食品XIANDAISHIPINCopyright©博看网 www.bookan.com.cn. 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