食品及生活用品中重金屬檢測綜述

董鑫瑜 陳佳琦 劉帆 孫海濤

重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環(huán)境污染。 主要由采礦、 廢氣排放、 污水灌溉和使用重金屬制品等人為因素所致。 因人類活動導(dǎo)致環(huán)境中的重金屬含量增加，超出正常范圍，并導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化。 重金屬不止對于環(huán)境造成很大的污染，很多情況下也會對人體造成很大的影響。 重金屬的危害程度取決于其在環(huán)境、 生物體、 食物和生活用品中存在的濃度和化學(xué)形態(tài)。 在日常生活中，重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染，部分是在大氣和固體廢物中。

有些重金屬通過食物進入人體，干擾人體正常生理功能，危害人體健康，被稱為有毒重金屬。 這類金屬元素主要有：鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr) 、汞（Hg）、砷（As）等。 它們中一種就可能能引起人的頭暈、頭痛、健忘、失眠、神經(jīng)錯亂、關(guān)節(jié)疼痛、結(jié)石、癌癥（如肝癌、胃癌、腸癌、膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌及烏腳病和畸形兒）等；尤其對消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)的細(xì)胞、臟器、皮膚、骨骼、神經(jīng)的破壞極其嚴(yán)重。 且重金屬排出困難，平常應(yīng)該多注意飲食和其他生活中日常用品的接觸， 不然一旦在體內(nèi)沉淀會給身體帶來很多危害。重金屬污染已影響到我們的生活環(huán)境。不只是我們?nèi)粘Ｊ秤玫臇|西， 我們生活中的一些日常用品也同樣存在重金屬的污染，對環(huán)境和人體健康造成一定的威脅。

一、食品中及生活用品中重金屬來源

1、工業(yè)污染源

工業(yè)污染源，工業(yè)污染大部分是通過廢渣、廢水、廢氣排入環(huán)境，由于接觸與食入，在人和動物、植物中富集，達到一定濃度后對環(huán)境和人的健康造成很大的危害。

2、生活污染源

生活污染源，主要是生活垃圾，其中含有的重金屬能滲入到土壤中，影響到地表水和地下水質(zhì)量，生活廢水中的有機物可以吸收重金屬，用這些水澆灌也可導(dǎo)致重金屬污染。 生活污染源中還有使用含鉛汽油的使機動車排放的尾氣污染大氣中含有重金屬污染。

3、農(nóng)業(yè)污染源

農(nóng)業(yè)污染源，主要來自污泥、化肥、農(nóng)藥等，有成分為其釋放的重金屬， 污染物質(zhì)主要集中于表層或耕層， 它的分布比較廣泛。 污染物的種類和污染的輕重程度與土地的利用方式和耕作制度有關(guān)。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，污水灌溉、農(nóng)藥、劣質(zhì)化肥等的不合理使用是重金屬污染的重要途徑。

二、 生產(chǎn)活動中存在的常見重金屬

1、典型重金屬

銅（Cu）：銅是人類發(fā)現(xiàn)最早的金屬之一，也是最好的純金屬之一，稍硬、極堅韌、耐磨損。 還有很好的延展性。 導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能較好。 銅和它的一些合金有較好的耐腐蝕能力，在干燥的空氣里很穩(wěn)定。 在工業(yè)制造中，用于制造工業(yè)閥門和配件、儀表、各種管道、管道配件等。

鉻（Cr）：鉻用于制不銹鋼，汽車零件，工具，磁帶和錄像帶等。 鉻鍍在金屬上可以防銹，也叫可多米，堅固美觀。 由于鉻合金性脆，作為金屬材料使用還在研究中,鉻主要以鐵合金（如鉻鐵）形式用于生產(chǎn)不銹鋼及各種合金鋼。 金屬鉻用作鋁合金、鈷合金、鈦合金及高溫合金、電阻發(fā)熱合金等的添加劑。

鉛（Pb）：主要用作軍工、原子能技術(shù)、冶金、化工、電子、輕工、農(nóng)藥、醫(yī)藥、石油等部門。 主要用來制造鉛蓄電池，汽車、飛機、拖拉機、火車、電車、坦克，還有照明光源，都使用鉛蓄電池。

鎘（Cd）：用于電底、制造合金等；并可做成原子反應(yīng)堆中的中子吸收棒。 鎘氧化電位高，故可用作鐵、鋼、銅之保護膜，廣用于電鍍上，并用于充電電池、電視映像管、黃色顏料及作為塑料之安定劑。

汞（Hg）：汞的無機化合物如硝酸汞(Hg(NO3)2)、升汞(HgCl2)、甘汞(Hg2Cl2)、溴化汞(HgBr2)、砷酸汞(HgAsO4)、硫化汞(HgS)、硫酸汞(HgSO4)、氧化汞(HgO)、氰化汞(Hg(CN)2)等，用于汞化合物的合成，或作為催化劑、顏料、涂料等。

鋅（Zn）：鋅能和許多有色金屬形成合金，其中鋅與鋁、銅等組成的合金，廣泛用于壓鑄件。 鋅與銅、錫、鉛組成的黃銅，用于機械制造業(yè)。

三、 重金屬的分析檢測與處理

1、重金屬的檢測方法

1.1 電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）

ICP-MS 是由三部分組成的：作為離子源ICP 焰炬，接口裝置和作為檢測器的質(zhì)譜儀。 ICP-MS 所用電離源是感應(yīng)耦合等離子體（ICP），其主體是一個由三層石英套管組成的炬管，炬管上端繞有負(fù)載線圈， 三層管從里到外分別通載氣， 輔助氣和冷卻氣， 負(fù)載線圈由高頻電源耦合供電， 產(chǎn)生垂直于線圈平面的磁場。 如果通過高頻裝置使氬氣電離，則氬離子和電子在電磁場作用下又會與其它氬原子碰撞產(chǎn)生更多的離子和電子，形成渦流。強大的電流產(chǎn)生高溫，瞬間使氬氣形成溫度可達10000k 的等離子焰炬。 被分析的樣品通常以水溶液的氣溶膠形式引入氬氣流中， 然后進入由射頻能量激發(fā)的處于大氣壓下的氬等離子體中心區(qū)，等離子體的高溫使樣品去溶劑化，汽化解離和電離。 部分等離子體經(jīng)過不同的壓力區(qū)進入真空系統(tǒng)，在真空系統(tǒng)內(nèi)，正離子被拉出并按照其質(zhì)荷比分離。 在負(fù)載線圈上面約10mm 處,焰炬溫度大約為8000K,在這么高的溫度下,電離能低于7eV 的元素完全電離，電離能低于10.5ev 的元素電離度大于20%。

ICP-MS 的檢出限給人的印象很深刻，其溶液的檢出限大部分是ppt 級，實際的檢出限不可能優(yōu)于實驗室的清潔條件。其中，必須指出的是，ICP-MS 的ppt 級檢出限是針對溶液中溶解物質(zhì)很少的單純?nèi)芤憾缘?，若涉及固體中濃度的檢出限，由于ICPMS 的耐鹽量較差，ICP-MS 檢出限的優(yōu)點會變差多達50 倍，一些普通的輕元素 （如S、Ca、Fe、K、Se） 在ICP-MS 中有嚴(yán)重的干擾，也將惡化其檢出限。

1.2 紫外可見分光光度法（UV）

其檢測原理是：重金屬與顯色劑—通常為有機化合物，可于重金屬發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成有色分子團，溶液顏色深淺與濃度成正比。 在特定波長下，比色檢測。

分光光度分析有兩種，一種是生成有色化合物，即“顯色”，然后測定； 另一種是利用物質(zhì)本身對紫外及可見光的吸收進行測定。 雖然不少無機離子在紫外和可見光區(qū)有吸收，但因一般強度較弱，所以直接用于定量分析的較少。 加入顯色劑使待測物質(zhì)轉(zhuǎn)化為在紫外和可見光區(qū)有吸收的化合物來進行光度測定，這是目前應(yīng)用最廣泛的測試手段。 顯色劑分為有機顯色劑和無機顯色劑，總體情況以有機顯色劑的使用較多。 大多當(dāng)數(shù)有機顯色劑本身就是有色化合物， 與金屬離子反應(yīng)生成的化合物一般是穩(wěn)定的螯合物。顯色反應(yīng)的選擇性和靈敏度都較高。有些有色螯合物易溶于有機溶劑，可進行萃取浸提后比色檢測。 近年來形成多元配合物的顯色體系受到關(guān)注。 多元配合物的指三個或三個以上組分形成的配合物。 利用多元配合物的形成可提高分光光度測定的靈敏度，改善分析特性。 顯色劑在前處理萃取和檢測比色方面的選擇和使用是近年來分光光度法的重要研究課題。

2、樣品的采集

以松江大學(xué)城附近小吃及超市作為實驗樣品的主要采集來源，根據(jù)食品及生活用品不同種類作為區(qū)別來采集樣品。 具體來說就是同類物質(zhì)不同處理方法、不同的制作方法準(zhǔn)備一組樣品，確保樣品的可代表性。每份樣品采集約0.8g～1.5g。樣品采集后裝入聚乙烯塑料袋內(nèi)密封好，帶回實驗室做分析。

3、樣品前處理

眾所周知，植物生長、發(fā)育所需的一切養(yǎng)分來自土壤，重金屬元素在植物體內(nèi)主要作為酶催化劑， 通常在植物體的果實中富集較多重金屬。 當(dāng)土壤中重金屬超標(biāo)時，植物體內(nèi)的重金屬含量增高，作為人類的食品，例如大米，其中的重金屬含量也會增高。 而重金屬污染的威脅在于它不能被微生物分解，通常以化合態(tài)形式存在于食品中。 對于重金屬含量的檢測時，通常用強酸將固態(tài)重金屬化合物消化為離子態(tài)， 通過測定離子態(tài)重金屬含量確定所測樣本的重金屬含量。

現(xiàn)在通常使用微波消解來進行樣品的分析， 由于重金屬元素不易揮發(fā)損失，利用微波消解方式消化樣品能力強、速度快、消耗化學(xué)試劑少、污染小及空白值低等優(yōu)勢，一次樣品處理后就可同時測定幾種元素。通常取很少量即可達到分析的靈敏度。因此被應(yīng)用在本次重金屬檢測技術(shù)當(dāng)中。

4、樣品判斷標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)果“未檢出”的判定標(biāo)準(zhǔn)∶鉛＜0. 050 mg/kg，砷＜0. 050 mg / kg，鎘＜0. 0050 mg / kg，汞＜0. 010 mg / kg; 超標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)判定∶按國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2762 -2005《食品中污染物限量》中的限量規(guī)定。

5、結(jié)果

（mg/kg）大米肉類雞排鴨排鴨胗鴨脖Cd 214.439未檢出未檢出未檢出未檢出未檢出未檢出Cr 267.716 0.0187 0.2588 0.2545 0.5760 0.3424 0.4940 Cu 327.395 0.3529 0.2464 0.3813 0.2356 0.3421 0.9517 Mn 257.610 0.4293 0.0983 0.1755 0.0994 0.6334 0.1387 Ni 231.604未檢出未檢出未檢出未檢出未檢出未檢出Pb 220.353 0.4219未檢出0.6499未檢出0.1472未檢出Zn 213.857 1.763 2.544 7.562 3.74 9.683 7.673

四、總結(jié)

重金屬檢測是一項長期的工作， 我們目前只是對我們身邊經(jīng)常接觸的一些食品及生活用品進行了重金屬含量的檢測。 重金屬污染往往不只是這兩個方面。 重金屬的危害程度取決于其在環(huán)境、食品和生物體中存在的濃度和化學(xué)形態(tài)。 在今后的重金屬監(jiān)測中應(yīng)有重點的對于重金屬監(jiān)測展開持續(xù)性的監(jiān)測， 擴展監(jiān)測面，使之成為一個重金屬監(jiān)測的體系，從客觀上為今后的監(jiān)測提供依據(jù)。 治理重金屬污染需要人們在觀念和行動上保持高度一致，不能僅僅為了片面的經(jīng)濟利益而使重金屬污染升級，這不僅僅是為了我們現(xiàn)今的生活而考慮， 更是為了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，以及子子孫孫可以生活在一個更加安全的環(huán)境中。

( 本文得到了饒品華老師的指導(dǎo)，在此表示感謝。 )

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