原子吸收光譜法及重金屬快速檢測在大米鎘含量檢測中的應用對比

□ 黃曉瑋 江西省九江市糧油質(zhì)量監(jiān)測中心

原子吸收光譜法及重金屬快速檢測在大米鎘含量檢測中的應用對比

□ 黃曉瑋 江西省九江市糧油質(zhì)量監(jiān)測中心

隨著環(huán)保意識的提高和對自身健康的關注，人們越來越意識到鎘污染嚴重影響現(xiàn)代人的身體健康。中國作為一個人口大國，13億人的飲食安全受到空前的重視。重金屬污染造成了農(nóng)田環(huán)境惡化，鎘是重金屬中毒性最強的，進入土壤后被植物根系吸收，經(jīng)食用殘留并積蓄在人體內(nèi)，導致鎘中毒，嚴重影響國民身體健康。為了提高鎘在大米中的檢測準確性，本文分別對原子吸收光譜法和重金屬快速檢測法進行了操作論證，希望能為今后的鎘含量檢測提供高效、精確的檢測方法。

原子吸收光譜法、重金屬快速檢測法、大米、鎘含量檢測

20世紀著名的日本公害污染事件——富山痛痛病事件，就是人們食用了含有鎘污染的大米之后引發(fā)的公害事件。由于20世紀人們普遍缺乏環(huán)保意識，沒有意識到環(huán)境污染會給健康帶來巨大危害。大米作為我國國民三餐主食，其質(zhì)量的好壞直接影響國民身體健康。水稻是一種強吸收鎘元素的農(nóng)作物，其檢測和控制顯得尤為重要。作為一種微量重金屬元素鎘,廣泛應用于采礦、冶煉、電鍍等工業(yè)制造領域。一旦進入食物環(huán)節(jié)，被人體吸收并積蓄，會影響磷、鈣質(zhì)的吸收和代謝，影響人體骨細胞的形成，導致骨質(zhì)軟化、變形和疼痛，并且誘發(fā)癌變造成內(nèi)臟系統(tǒng)紊亂。我國國家標準對谷物的鎘含量的限定作為0.2 mg/kg,含量超過2 mg/kg的則不能進入市場流通[1]。為了準確對大米中的鎘含量進行檢測，近年來國內(nèi)外對鎘的分析方法進行了廣泛的研究。

1 材料與方法

1.1 材料

樣本數(shù)值為鎘元素含量0.298 0 mg/kg。

1.2 實驗用化學試劑

高氯酸、硝酸（優(yōu)級純）、雙氧水、磷酸二氫銨、鎘標準儲備液(1000 μg/mL)，來源于中國計量科學研究院。

1.3 實驗儀器

石墨爐原子吸收分光光度計（Perkinecmer）、重金屬探測儀（鋼研納克檢測技術有限公司）、石墨消解儀（上海良平儀器儀表有限公司）、電子天平（奧豪斯（常州）有限公司）、錘式旋風磨（Perten）。

1.4 實驗方法

1.4.1 石墨爐原子吸收光譜法

采用國家標準石墨爐原子吸收光譜法，對大米樣品中的鎘含量進行測定，吸取0.1 μg/mL溶液，配比不同規(guī)格標準的鎘標準使用液，分別取用0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mL 鎘標準使用液于100 mL的試劑瓶中定容，配置成濃度不同的鎘標準液。從配置好的溶液中分別吸收20 μL，進行吸光度測定。將結果繪制成A-C標準曲線，其中A代表鎘濃度，C為吸光度。同樣的方法，重復取用10次，取平行測定結果。最后計算此方法的精確性和準確度。

1.4.2 重金屬快速檢測法

重金屬快速檢測法由于實驗條件不同，可以分為5種不同的方法。第一種方法適用于樣品不需破壞處理，在酸性溶液中進行顯色實驗的重金屬限度檢測。第二種方法將樣品進行粉碎處理，直接裝入設備進行測定。這也最簡單的一種方法。第三種方法，需要將提供的樣品進行預先處理，即研磨并灼燒破壞，然后取用樣品殘渣，經(jīng)過處理后在酸性溶液中進行顯色的重金屬限度檢測。這種方法對實驗過程要求嚴格，須嚴格控制實驗條件。第三種方法適用于能夠溶于堿性溶液而不能溶于稀酸性溶液的化學試劑中的重金屬檢測，該檢測在稀釋酸性溶液中能生成沉淀。第四種方法采用微孔過濾，在微孔過濾膜中進行過濾，使重金屬在過濾膜上形成硫化物沉淀，并積聚成色斑。適用于重金屬限度較低的品類。檢測時，可根據(jù)實驗所具備的條件，選用最合適的方法進行測定。

基于現(xiàn)有的設備條件，本研究采用第二種重金屬快速測定方法。

1.4.3 實驗前處理

大米樣品經(jīng)過去除雜質(zhì)后，進行磨碎處理，留取備用。

該方法所依據(jù)的原理是X射線熒光光譜分析原理。X射線在經(jīng)過系統(tǒng)的衰變重塑后，形成具有特定光譜的樣品。測定樣品中需要檢測的微量重金屬元素在受到特定刺激后，產(chǎn)生特征反應。然后經(jīng)過專業(yè)的硅漂移探測器（silicon Drift Detector）進行系統(tǒng)軟件處理，完成定量，此過程要求精準專業(yè)。

取10克固體粉末裝入處理瓶中，選定測定元素鎘，本測定實驗設定時間為25 min，裝機待定，然后依照相同的方法，取用10次平行測定結果，最終計算方法的準確度和精密度。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0軟件進行數(shù)據(jù)處理，顯著性采用最小差異性檢驗方法（LSD）。

2 結果與分析

2.1 原子吸收光譜法

C為橫坐標，表示不同濃度的鎘標準溶液，A為縱坐標，與不同濃度鎘標準溶液所對應的吸光度。并依據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制出標準曲線。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出y=0.108 6x+0.0141，R2=0.996 5的一元線性回歸方程。不難看出該實驗數(shù)據(jù)顯示線性相關系數(shù)值接近1，說明此方法符合要求。

2.2 原子吸收光譜法和重金屬快速測定法所測定的大米鎘含量結果比較分析

送檢樣品經(jīng)兩種方法的鎘含量測定，重復上述實驗步驟10次，取平行測定實驗數(shù)值，并將結果與樣品進行對比，分析比較兩種方法的精密度和準確度。表1、表2為兩種方法的結果比較。

由表1數(shù)值了解到，石墨爐原子吸收光譜法測定的鎘含量為0.287 8±0.030 8 mg/kg，RE為 3.55%，RSD為10.71%。重金屬快速檢測法測定大米樣品中鎘含量為0.288 6±0.001 4 mg/kg，RE結果為3.28%，RSD為0.48%。從測定結果來分析，兩種方法的準確度接近。而金屬快速檢測法的精密度更好。

表1 兩種方法測定大米中鎘含量的結果分析比較

表2 兩種方法測定大米鎘含量結果的LSD分析

采用SPSS軟件對兩種測定方法中大米鎘含量的檢測結果，進行LSD分析，由表2可知，兩種檢測方法測得的大米鎘含量結果，結果P=0.933＞0.05顯示二者沒有顯著性差異，說明兩種方法的測定結果均可以接受。

原子吸收光譜法和重金屬快速測定法檢測結果比較分析：從二者的檢測原理來比較，原子吸收光譜法，測驗中的分析限度較低，損耗的樣品較少，且樣品全部被利用，這種方法用于只能或適合少量取樣的樣品，例如，檢測高純度物質(zhì)中的雜物含量。石墨爐高溫碳蒸汽所提供的高溫封閉環(huán)境，明顯提高原子化效率，可供實驗者檢測的基態(tài)原子停留時間長，便于觀察，實驗靈敏度高。這種方法測得的鎘含量準確度和精密度高很多，并且此方法具有極高的靈敏性，選擇性高。而重金屬快速測定法，要依據(jù)實驗者提供的樣品中待測定元素，在接受X射線刺激后產(chǎn)生的特定光譜，光譜經(jīng)過檢測器軟件處理后，完成精確定量。而實驗所采用的重金屬檢測儀器，是依據(jù)標準方法的測定結果的上千次對比分析而得到的。就二者的測定原理來講，重金屬快速測定法是在標準方法的基礎上發(fā)展而來，其結果的準確度、精密度更高。但靈敏度和選擇性略差。

采用石墨爐原子吸收光譜法進行鎘含量測定時，其處理過程需要精確定量，各環(huán)節(jié)需嚴格控制以防產(chǎn)生額外變量，導致實驗結果產(chǎn)生誤差，影響最終精確度。并且還要生成標準曲線，操作過程相對復雜，實驗條件要求嚴格。本研究中采用的重金屬快速檢測法測定時實驗樣本不需要進行提前處理，只需要粉碎就可以測定。該實驗方法不會引入額外變量，將實驗誤差控制在可控范圍內(nèi)，實驗的精確度相對較高。

石墨爐原子吸收光譜法測定大米中的鎘含量，是國家標準規(guī)定的方法[2]。其測定過程規(guī)范性高，測定結果準確，和重金屬快速檢測法比較而言，操作過程更復雜，實驗條件控制嚴格，檢測成本也較高[3]。而濕化消化過程會使用化學試劑，例如：具有強腐蝕性的高氯酸和硝酸，化學試劑的過多使用，會影響實驗數(shù)據(jù)的獲得，繼而影響實驗結論[4]。實驗過程中額外變量的不可控導致試驗重復性較差。重金屬快速檢測法是一種可以直接對谷物進行無損檢測的方法，是一種綠色環(huán)保，簡便易行，且檢測成本低，適于現(xiàn)場快速檢驗的檢測方法，可同時進行快速篩選和精確定量，可應用于快速出檢測結果的實驗場合，目前應用前景較好。

3 結論

從原子吸收光譜法與重金屬快速檢測法的實驗結果比較分析來看，兩種方法測得的大米鎘含量，P＞0.05沒有顯著性差異。研究者可以根據(jù)自己的實驗條件選擇適合的檢測方法。重金屬快速檢測法的RSD優(yōu)于石墨爐原子吸收光譜法，該方法同時適用于快速篩選和精確定量的情況，在處理應急事件或現(xiàn)場條件無法嚴格控制的場合中可使用重金屬快速測定法，該方法在今后的研究中應用前景廣闊。

[1]羅鳳蓮,楊純,林親錄,等.原子吸收光譜法和重金屬快速檢測法測定大米中鎘含量的比較[J].糧油食品科技,2016(3):59-61.

[2]李玲,閆旭宇.植物中微量鎘檢測方法的對比研究進展[J].農(nóng)學學報,2014(4):26-29.

[3]范秀端.石墨爐原子吸收光譜法測定大米中鎘含量研究[J].中國新技術新產(chǎn)品,2017(1):19-20.

[4]宋美英,郭秋蘭,孫藝,等.微波消解石墨爐原子吸收光譜法測定小麥粉中鎘含量的不確定度分析[J].食品與發(fā)酵科技,2016(1):96-100.