微波消解-石墨爐原子吸收法監(jiān)測(cè)海洋貝類(lèi)體內(nèi)重金屬污染程度

陳宗保，李艷霞

(1.上饒師范學(xué)院江西省普通高校應(yīng)用有機(jī)化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西上饒334001;2.溫州醫(yī)學(xué)院分析測(cè)試中心，浙江溫州325035)

微波消解-石墨爐原子吸收法監(jiān)測(cè)海洋貝類(lèi)體內(nèi)重金屬污染程度

陳宗保1，李艷霞2，*

(1.上饒師范學(xué)院江西省普通高校應(yīng)用有機(jī)化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西上饒334001;2.溫州醫(yī)學(xué)院分析測(cè)試中心，浙江溫州325035)

以市售海洋貝類(lèi)產(chǎn)品為研究對(duì)象，分析和評(píng)價(jià)了該類(lèi)生物樣品中Ni、Zn、Pb、Cu、As、Cd、Cr的生物質(zhì)量現(xiàn)狀。采用濃硝酸－高氯酸硝化體系微波消解樣品，石墨爐原子吸收法測(cè)定含量。結(jié)果表明所測(cè)定的樣品中，重金屬污染較為嚴(yán)重，其中Ni、Cu、Cr污染最為嚴(yán)重。該方法適合于海洋貝類(lèi)樣品中重金屬元素的含量測(cè)定，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海洋類(lèi)產(chǎn)品重金屬污染情況。

海洋貝類(lèi)，重金屬，監(jiān)測(cè)

Abstract:The mussels from coastal were selected for this study，which aimed to analyze accumulation characteristics of Ni，Zn，Pb，Cu，Cd and Cr in these samples and to evaluate current situation in Wenzhou coastal areas.The samples were nitrified by concentrated nitric acid－perchlorate.The contents of heavy metals were determined by means of GF－AAS.The results showed that the samples were seriously polluted by heavy metals especially by Ni，Cu，Cr.This method is suitable for mussels to determine the contents of heavy metals and monitor the heavy metal pollution.

Key words:mussels;heavy metals;monitoring

近年來(lái)，隨著沿海工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，海洋納污量增加，貝類(lèi)產(chǎn)品的衛(wèi)生狀況為社會(huì)大眾所關(guān)注。海洋貝類(lèi)由于其對(duì)各類(lèi)元素具有過(guò)濾和富集作用而被廣泛用作沿海地區(qū)重金屬污染監(jiān)測(cè)的重要生物指標(biāo)［1］，充分利用指示生物對(duì)污染物毒性反應(yīng)的敏感性，便能較準(zhǔn)確地反映真實(shí)的污染狀況。貝類(lèi)產(chǎn)品的安全衛(wèi)生不僅關(guān)系到出口創(chuàng)匯和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，更直接影響到人民群眾的身體健康和生命安全。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)沿海的20種生物樣品中的有毒微量元素含量的測(cè)定，初步推測(cè)沿海的水質(zhì)污染和生物污染情況，對(duì)溫州市沿海的環(huán)境監(jiān)測(cè)提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

海洋貝類(lèi)等樣品 溫州市售，包括泥螺、牡蠣、螃蟹;Ni、Zn、Pb、Cu、As、Cd、Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所;硝酸、高氯酸 優(yōu)級(jí)純;超純水 18.25 MΩ。

AA DUO240原子吸收光譜儀 瓦里安公司;MilliQ50超純水處理系統(tǒng) 美國(guó)Millipore公司;電子分析天平 瑞士 Mettler－Toledo公司;DGG－9140A電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;LXJ－IIB低速大容量多管離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;DW－HL328超低溫冷凍儲(chǔ)存箱 中科美菱低溫科技有限責(zé)任公司;FD－IC型冷凍干燥機(jī) 北京德天佑科技發(fā)展有限公司;TC－15套式恒溫器 浙江新華醫(yī)療器械廠;12種無(wú)機(jī)元素的空心陰極燈。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 生物樣品預(yù)處理 樣品的處理在海洋調(diào)查技術(shù)規(guī)程［2］基礎(chǔ)上作了一定修改。將采集的貝殼樣存于高密度塑料袋中，壓出袋內(nèi)空氣，密封后將此袋和樣品標(biāo)簽一起放入聚乙烯袋中封口，存于低溫冰箱中，解凍后用蒸餾水清洗干凈，小心打開(kāi)貝殼，用蒸餾水洗滌貝殼內(nèi)的軟組織，用塑料刀和鑷子取出軟組織，讓水流盡，記錄濕重質(zhì)量后將20個(gè)試樣放入－80℃冰箱冷凍4h后放入冷凍干燥機(jī)，于壓力為1～10Pa、溫度為－50℃的條件下干燥24h。取出樣品，放入干燥器中保存。

1.2.2 生物樣品的硝化 準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1g左右的生物干樣于10mL離心管中，加少量蒸餾水潤(rùn)濕后加入5mL硝化液(濃硝酸80mL+高氯酸20mL)，搖勻。待劇烈反應(yīng)停止后，迅速蓋好杯蓋，置于高壓罐內(nèi)，再放入微波爐中。按設(shè)定好的微波消解條件(見(jiàn)表1)開(kāi)始溶樣，待試樣溶解完畢，冷卻至室溫，轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶，用3mol/L鹽酸定容，搖勻，若沉淀物較多可超聲分散后離心分離取上層清液，再轉(zhuǎn)移至10mL容量瓶，用3mol/L鹽酸定容，同時(shí)做試劑空白和添加，然后將樣品放入冰箱冷凍保存。

表1 微波消解程序

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制 用2%硝酸將 Ni、Zn、Pb、Cu、As、Cd、Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液逐級(jí)稀釋為 0、20、40、60、80、100μg/L，得到的標(biāo)準(zhǔn)溶液系列用原子吸收石墨爐法測(cè)定元素含量。

1.2.4 元素分析譜線波長(zhǎng) 根據(jù)信噪比及譜線干擾情況選擇以下波長(zhǎng)的譜線作為各元素的分析線，見(jiàn)表2。

表2 各元素工作條件

1.2.5 樣品測(cè)定 AAS法測(cè)定，先測(cè)定系列的標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素含量，其結(jié)果采用新合理曲線擬合法繪制成擬合工作曲線，然后測(cè)定各樣品中元素含量，對(duì)于樣品中含量較高的元素，可將樣品進(jìn)一步稀釋后測(cè)定。

1.2.6 金屬污染指數(shù)測(cè)定 金屬污染指數(shù)(metal pollution index，MPI)按照 Usero et al.［3］的方法計(jì)算:

MPI=(Cf1×Cf2×…Cfn)1/n

其中Cfn是指樣品中第n種重金屬的濃度，干重，wDW/mg·kg－1。

1.2.7 生物質(zhì)量指數(shù)測(cè)定 生物質(zhì)量指數(shù)Pi=Ci/Si，其中Ci為海洋貝類(lèi)體內(nèi)第i種重金屬的濃度，Si為海洋貝類(lèi)的生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

超標(biāo)率(%)=超標(biāo)樣點(diǎn)數(shù)/樣點(diǎn)總數(shù)×100%

2 結(jié)果與討論

2.1 微波消解方法的選擇

微波消解采用高壓消化罐消解樣品，由于其獨(dú)特的微波消解原理和低溫高壓處理，待測(cè)元素?fù)]發(fā)損失少，樣品溶解效果好。微波消解條件主要取決于加熱功率、加熱時(shí)間及溶劑3個(gè)因素，本方法選用4段加熱方式，每段時(shí)間為 5min，功率依次為 250、400、650、250W，隨后排氣冷卻。在微波消解條件下，分別選擇鹽酸、濃硝酸－高氯酸和鹽酸－硝酸－氫氟酸做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，濃硝酸－高氯酸溶樣效果最好。

2.2 樣品的測(cè)定結(jié)果

測(cè)定結(jié)果經(jīng)過(guò)質(zhì)量換算后見(jiàn)表3。

表3 樣品中各重金屬元素含量(μg/g)

2.3 金屬污染指數(shù)

以各重金屬元素平均值計(jì)算MPI值為16.62，其MPI值高于同類(lèi)文獻(xiàn)的報(bào)道［4］，表明溫州沿海地區(qū)重金屬污染較為嚴(yán)重。

2.4 生物質(zhì)量指數(shù)

本文參考我國(guó)最新發(fā)布的海洋貝類(lèi)生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［5］，其中Ni參照Cd的標(biāo)準(zhǔn)，以濕重計(jì)算重金屬含量，其生物質(zhì)量指數(shù)及超標(biāo)率見(jiàn)表4所示。

結(jié)果表明，與海洋貝類(lèi)生物質(zhì)量第三類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)相比，所測(cè)樣品中7種重金屬元素的生物質(zhì)量指數(shù)Pi均小于1，Ni、Cu、Cr均有一定程度超標(biāo)，其余均未超標(biāo)，說(shuō)明部分海洋貝類(lèi)樣品中 Ni、Cu、Cr污染較嚴(yán)重;與第二類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)相比，Cr的Pi值大于1，其余Pi均小于1，Ni、Cu生物質(zhì)量指數(shù) Pi雖小于1，但 Pi值較大，說(shuō)明海洋貝類(lèi)樣品中Cr含量已超過(guò)第二類(lèi)標(biāo)準(zhǔn);與第一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)相比，除As和Zn外，其余已超過(guò)各自的第一類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。相比較而言，在這7種重金屬中，樣品受到Ni、Cu、Cr的污染最為嚴(yán)重。

表4 海洋貝類(lèi)體內(nèi)重金屬含量的污染評(píng)價(jià)

3 結(jié)論

3.1 由以上分析可知，海洋貝類(lèi)樣品中重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)，其中受到 Ni、Cu、Cr的污染最為嚴(yán)重，重金屬含量高低的基本趨勢(shì)是Cu＞Zn＞Cr＞Ni＞Cd＞As＞Pb，其含量趨勢(shì)與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致［6］。

3.2 不同來(lái)源的樣品中重金屬元素含量差異較大，這可能受所采樣地環(huán)境污染影響，部分樣品中金屬元素含量已經(jīng)超過(guò)海洋貝類(lèi)生物質(zhì)量第三類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明部分地區(qū)的海洋環(huán)境已受到了嚴(yán)重污染，這一現(xiàn)象應(yīng)該引起人們的廣泛關(guān)注。

［1］Regoli F.Trace Metals and antioxidant enzymes in gills and digestive gland of the Mediterranean mussel M.Galloprovincialis［J］.Archives of Environmental Contamination and Toxicology，1998，34:48－63.

［2］國(guó)家海洋局908專(zhuān)項(xiàng)辦公室，海洋化學(xué)調(diào)查技術(shù)規(guī)程［M］.北京:海洋出版社，2006:48－105.

［3］Usero J，Gonzalez－Regalado E，Gracia I.Trace metal in the bivalve molluscs Ruditapes decussatus and Ruditapes philippinarum from the Atlantic coast of southern Spain［J］.Environ Intern，1997，23(3):291－298.

［4］孫平躍，王斌.長(zhǎng)江口區(qū)河蜆體內(nèi)的重金屬含量及其污染評(píng)價(jià)［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2003，10(1):79－83.

［5］GB18421－2001.海洋生物質(zhì)量［S］.

［6］王艷，方展強(qiáng)，周海云，等.北部灣海域江豚體內(nèi)重金屬含量及分布［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，2008，27(1):63－66.

Monitoring and analysis of heavy metal content in mussels from coastal by microwave digestion and GF－AAS

CHEN Zong－bao1，LI Yan－xia2，*
(1.Key Labortatory of Applied Organic Chemistry of High Institutions of Jiangxi Province，Shangrao Normal University，Shangrao 334001，China;2.Analytical and Testing Center，Wenzhou Medical College，Wenzhou 325035，China)

TS207.5+1

A

1002－0306(2010)08－0308－03

2009－08－17 *通訊聯(lián)系人

陳宗保(1978－)，男，講師，碩士，研究方向:食品安全與檢測(cè)技術(shù)研究。

江西省教育廳科技(青年)項(xiàng)目(GJJ09615)。