微波消解ICPMS同時(shí)檢測(cè)茶葉中的鉛、砷、鎘、鉻、汞和16種稀土元素

劉垚　趙喜紅　譚貴良等

（）

摘要 研究建立采用微波消解處理樣品，電感耦合等離子質(zhì)譜（ICPMS）法同時(shí)測(cè)定茶葉中的鉛、砷、鉻、汞、鎘和 16 種稀土元素的方法，用加標(biāo)回收的方法評(píng)價(jià)了該方法的準(zhǔn)確性，并測(cè)定了方法檢出限。將該方法應(yīng)用于茶葉樣品中上述元素的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果與國(guó)標(biāo)方法基本一致。

關(guān)鍵詞 微波消解；ICPMS ；茶葉；稀土元素

中圖分類號(hào) S571；O657.63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）20-06793-03

Determination of Lead， Arsenic， Cadmium， Chromium， Mercury and 16 Rare Earths in Tea by Microwave DigestionICPMS

LIU Yao et al

（Zhongshan Supervision Testing Institute of Quality & Metrology， Zhongshan， Guangdong 528403）

Abstract Establishment of the samples using microwave digestion inductively coupled plasma mass spectrometry （ICPMS） method for simultaneous determination of lead， arsenic， chromium， mercury， cadmium and 16 kinds of rare earth elements in tea， with the standard recovery method for evaluating the method accuracy， and determination of the detection limit. The method was applied to detect tea samples， the test results with the national standard method of the above elements are basically consistent.

Key words Microwave digestion； ICPMS； Tea； Rare earths

我國(guó)是茶的故鄉(xiāng)，制茶、飲茶已有幾千年歷史，主要茶葉品種有綠茶、紅茶、烏龍茶、花茶、白茶、黃茶、黑茶等。近年來(lái)，食品安全事件頻發(fā)，茶葉的質(zhì)量安全也日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 2762《食品中污染物限量》的2012版和2005版就分別規(guī)定茶葉中鉛含量不得大于5 mg/kg[1]，稀土氧化物含量不得大于2.0 mg/kg[2]。雖然目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有對(duì)茶葉中砷、鎘、鉻、汞的限量要求，但上述元素的過(guò)量攝取同樣會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成危害[3]。

電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICPMS）技術(shù)，是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的新的分析測(cè)試技術(shù)[4]。ICPMS技術(shù)是將ICP的高溫（7 000 K）電離特性與四極桿質(zhì)譜儀的快速靈敏掃描的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而形成一種新型的元素和同位素分析技術(shù)，能夠分析幾乎所有元素。現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于茶葉中稀土元素的檢測(cè)，已經(jīng)有 ICPMS方法[5]，而對(duì)于鉛[6]、砷[7]、鎘[8]、鉻[9]和汞[10]的檢測(cè)采用的仍為原子吸收光譜和原子熒光光譜方法。微波消解技術(shù)利用微波促進(jìn)極性分子間高速碰撞與摩擦，提高了消解液與樣品間的化學(xué)反應(yīng)速度，大大縮短了樣品分解時(shí)間。與常用的濕法消解相比，微波消解具有酸用量少、消解時(shí)間短、污染小及操作簡(jiǎn)便、精度高等特點(diǎn)[11]。

筆者將研究利用微波消解樣品，采用ICPMS分析技術(shù)同時(shí)檢測(cè)茶葉樣品鉛、砷、鎘、鉻、汞和16種稀土元素含量的方法。

1 材料與方法

1.1 材料

主要儀器：電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICPMS）：Agilent 7700x 型，美國(guó)安捷倫科技有限公司；

微波消解儀：CEM MARS5 型，美國(guó)CEM 公司；

超純水系統(tǒng)：MilliQ型，配備QPOD Element終端精制器，美國(guó)密理博公司。主要試劑：濃硝酸，痕量金屬級(jí)，美國(guó)賽默飛；稀土混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（GSB 041789-2004），100 mg/L，含 La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、E r、Tm、Yb、Lu、Y元素，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；

Sc標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（GSB 041750-2004），1 000 mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；

Pb、As、Cd、Cr標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（GSB 042825-2011），100 mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；

Hg標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（GSB 041729-2004），1 000 mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；

標(biāo)準(zhǔn)溶液系列由標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋而得，稀釋介質(zhì)為2%（體積分?jǐn)?shù)，以下同）的硝酸，現(xiàn)用現(xiàn)配。

調(diào)諧溶液：1 μg/L 鋰（Li）、鈷（Co）、釔（Y）、鈰（Ce）、鉈（Tl）混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（2%硝酸介質(zhì)）（Agilent，Part#5184～3566）；

超純水（18.2 MΩ）：由MilliQ 超純水系統(tǒng)制得，用于配制所有標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品溶液。

供試茶葉樣品：市售常見(jiàn)紅茶、綠茶、茉莉花茶、普洱茶、烏龍茶（鐵觀音）樣品。

試驗(yàn)用微波管、容量瓶等均先用20%硝酸浸泡過(guò)夜，再經(jīng)5%硝酸溶液煮沸洗凈，超純水潤(rùn)洗后晾干備用。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理。

在聚四氟乙烯微波消解管中準(zhǔn)確稱取制備均勻的茶葉樣品 0.500 g（精確到 0.001 g ），加入5 ml濃硝酸，密封后經(jīng)微波消解儀按照設(shè)定好的消解程序消解（表1）；消解完畢后，冷卻至室溫；打開(kāi)密閉消解管，在電熱板上加熱至不再有黃褐色煙霧；冷卻，剩余消解液轉(zhuǎn)移至干凈的25 ml玻璃容量瓶中，以少量超純水洗滌消解管與蓋子3～4次，洗液合并至25 ml容量瓶中，定容后搖勻，待測(cè)。

1.2.2 ICPMS 工作條件。

ICPMS的工作參數(shù)為儀器全自動(dòng)調(diào)諧優(yōu)化給出，調(diào)諧參數(shù)如下：

①等離子體參數(shù)。

射頻（RF）功率1 550 W；可選氣體0.0%；氣體開(kāi)關(guān)稀釋氣體；RF匹配1.80 V；蠕動(dòng)泵：0.10 r/s；等離子模式：普通； 采樣深度：10.0 mm；霧化室溫度：2 ℃；載氣1.01 L/min；補(bǔ)償/稀釋氣體0.00 L/min。

②透鏡參數(shù)。

提取透鏡1：0.0 V；提取透鏡2：-180.0 V；Omega透鏡電壓：8.8 V；Omega偏轉(zhuǎn)電壓：-70 V；

碰撞池入口：-40 V；碰撞池出口：-60 V；Plate：-60 V；Deflect：1.0 V。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制。

將15種稀土元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和Sc標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用2%硝酸溶液逐級(jí)稀釋為0.5、1.0、5.0、10.0、50.0 ng/ml，將Pb、As、Cd、Cr標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋為1.0、2.5、5.0、10.0、50.0 ng/ml，將Hg標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋為0.1、0.5、1.0、2.0、5.0 ng/ml，以 2%硝酸作為標(biāo)準(zhǔn)空白。在優(yōu)化的試驗(yàn)條件下，采集空白及標(biāo)準(zhǔn)溶液系列，儀器自動(dòng)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.4 方法的檢出限和加標(biāo)回收率試驗(yàn)。

吸取5 ml濃硝酸，按照“1.2.1”方法處理定容后作為試劑空白。檢出限為試劑空白溶液 11 次測(cè)量值標(biāo)準(zhǔn)差的3倍（3σ）所對(duì)應(yīng)的濃度。

以紅茶樣品作為本底，對(duì)Pb、As、Cd和Cr進(jìn)行1.00 mg/kg（前處理后加標(biāo)水平為20 μg/L），Hg元素進(jìn)行0.10 mg/kg（前處理后加標(biāo)水平為2 μg/L），16種稀土元素進(jìn)行 0.50 mg/kg（前處理后加標(biāo)水平為10 μg/L）的加標(biāo)回收試驗(yàn)。

1.2.5 樣品的檢測(cè)。

將市售常見(jiàn)紅茶、綠茶、茉莉花茶、普洱茶、烏龍茶（鐵觀音）樣品分成2份，一份按照“1.2.1”的方法進(jìn)行處理，按照該試驗(yàn)確定的方法進(jìn)行檢測(cè)；一份按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行前處理和檢測(cè)：其中鉛按照 GB 5009.12-2010中第一法，砷按照GB/T 5009.11-2003中第一法，鎘按照GB/T 5009.15-2003中第一法，鉻按照GBT 5009.123-2003第一法，稀土元素按照 GB 5009.94-2012檢測(cè)。將該試驗(yàn)開(kāi)發(fā)的新方法與國(guó)標(biāo)方法的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法中各元素檢出限 試驗(yàn)對(duì)各元素的檢出限結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，該方法對(duì)所測(cè)定元素的檢出限均達(dá)10-6 g/L級(jí)以下。

2.2 方法回收率 由表3可知，新方法對(duì)各元素檢測(cè)的加標(biāo)回收率區(qū)間為94.6%～104.8%，加標(biāo)回收結(jié)果滿意。

2.3 新方法與標(biāo)準(zhǔn)方法在實(shí)際樣品檢測(cè)中的對(duì)比

按照所建立的試驗(yàn)方法分別測(cè)定了常見(jiàn)的5種茶葉樣品，并與按照國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較，見(jiàn)表4。由表4可知，該試驗(yàn)方法與國(guó)標(biāo)方法測(cè)定結(jié)果基本一致，說(shuō)明建立的方法測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3 結(jié)論

該研究以微波消解法進(jìn)行樣品前處理，采用ICPMS作為分析手段，確定了微波消解與ICPMS檢測(cè)的條件，建立了對(duì)茶葉中Pb，As、Cd、Cr、Hg和16種稀土元素的同時(shí)測(cè)定的方法。建立的方法只需對(duì)茶葉樣品進(jìn)行一次前處理，即可同

時(shí)對(duì)上述21種污染元素進(jìn)行定量檢測(cè)，具有快速、準(zhǔn)確、靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)加標(biāo)回收試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，建立的新方法的加標(biāo)回收結(jié)果令人滿意。由此可見(jiàn)，建立的新方法能夠滿足食品安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)分析檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確、快捷的要求，適合在各級(jí)食品安全檢測(cè)機(jī)構(gòu)推廣應(yīng)用。

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