ICP-MS法同時測定南美白對蝦不同組織中8種重金屬的含量

張守慶 孫永澤 馬曉星 張文怡 周傳華 劉水燕

南美白對蝦，學名凡納濱對蝦，是目前世界上三大養(yǎng)殖對蝦中單產(chǎn)量最高的優(yōu)良品種，也是世界上最重要的經(jīng)濟蝦類之一，南美白對蝦的養(yǎng)殖已成為我國主要對蝦養(yǎng)殖品種，是天津漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展和增加漁民收入的重要途徑之一。

隨著我國人民生活水平的提高，人們對食用水產(chǎn)品不僅追求味美、營養(yǎng)，而且要求無毒無害、安全衛(wèi)生。近年來，海洋資源的開發(fā)利用以及常年生活及工業(yè)廢水的排入，高密度、集約化養(yǎng)殖模式的迅速推廣，養(yǎng)殖內(nèi)外環(huán)境的污染程度逐漸加劇，重金屬對養(yǎng)殖環(huán)境的影響尤為顯著。重金屬難以被生物降解，隨著食物鏈的不斷遞進，人體內(nèi)的重金屬物質(zhì)慢慢蓄積，嚴重影響人體健康。目前，已有文獻報道重金屬在對蝦體內(nèi)的組織分布、富集、毒性以及引起的生理功能變化。如蝦蟹對鎘（Cd）的吸收和累積具有明顯的組織差異性，抑制卵巢發(fā)育，過量的鎘還會損傷機體；南美白對蝦在生長過程中，鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）在體內(nèi)較高富集且不同的組織部位有差異；鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）復(fù)合污染表現(xiàn)出明顯的協(xié)同作用，重金屬使對蝦生理代謝紊亂；鉻（Cr）、鋅（Zn）、汞（Hg）對南美白對蝦幼蝦的急性致毒效應(yīng)和聯(lián)合毒性效應(yīng)顯著。

研究目的

本研究通過從池塘、大棚兩種養(yǎng)殖模式下采集養(yǎng)殖南美白對蝦樣品，硝酸微波消解處理，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICPMS）分析南美白對蝦肌肉、蝦殼以及肝胰腺等不同組織部位的鉻（Cr）、鎘（Cd）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、汞（Hg）、鉛（Pb）等8種重金屬含量情況，為對蝦質(zhì)量控制及體內(nèi)重金屬含量分布研究提供依據(jù)，保證養(yǎng)殖對蝦的安全衛(wèi)生，促進經(jīng)濟發(fā)展，保障人民的身體健康。

材料與方法

儀器與設(shè)備。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（7700型，美國Agilent）；微波消解儀（Mars6型，美國CEM）；分析天平（梅特勒-托利多）；Milli- Q超純水系統(tǒng)（美國Millipore公司）。

標準物質(zhì)與試劑。硝酸（優(yōu)級純，國藥集團化學試劑有限公司）。

標準儲備液：Cr、Cd、Ni、Cu、Zn、As、Pb元素標準儲備溶液，濃度均為1000μg/mL（國家標準物質(zhì)研究中心）；Hg元素標準儲備溶液，1000μg/mL（國家標準物質(zhì)研究中心）。

實驗方法。（1）樣品采集及處理。選取池塘和大棚兩種養(yǎng)殖模式南美白對蝦，每種養(yǎng)殖模式對蝦隨機分成三份，分離蝦肉、蝦殼及肝胰腺，樣品粉碎混勻后于- 20℃冷凍存儲待檢。（2）樣品消解。稱取500mg左右樣品于50mL微波消解管中，加入5mL硝酸（優(yōu)級純）浸泡4h，然后置于微波消解儀中運行消解程序，消解完成用去離子水定容至50mL，上機檢測。

結(jié)果與討論

微波消解程序優(yōu)化。本方法優(yōu)化了微波消解程序溫度，選擇160℃、170℃、180℃、190℃四個溫度作為程序最終溫度。試驗發(fā)現(xiàn)，160℃、170℃消解完成后，溶液稍渾濁，而180℃以上完全澄清，因此選擇180℃作為程序最終溫度。

儀器參數(shù)優(yōu)化。通過調(diào)諧液（Agilent公司）在儀器設(shè)置Tune程序?qū)x器參數(shù)進行優(yōu)化。為消除質(zhì)譜干擾（同質(zhì)異位素重疊干擾、雙電荷離子干擾、其他原子構(gòu)成的復(fù)合離子干擾）以及基體效應(yīng)，實驗選取同位素和內(nèi)標為53Cr（45Sc為內(nèi)標）；60Ni、63Cu、66Zn、75As（72Ge為內(nèi)標）；202Hg、208Pb（209Bi為內(nèi)標）；111Cd（115In為內(nèi)標），并結(jié)合干擾校正方程校正。

線性關(guān)系、檢出限和定量限。以5% HNO3將Cr、Cd、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb標準溶液逐級稀釋為0、0.1、0.5、1.0、5.0、10、20μg/L。優(yōu)化儀器條件下，采集空白溶液及標準溶液系列，儀器自動繪制曲線及線性相關(guān)系數(shù)。曲線以各元素濃度為橫坐標，響應(yīng)值與內(nèi)標響應(yīng)值比率為縱坐標繪制而成。取10份試劑空白溶液，在優(yōu)化方法下進行測定。以連續(xù)測定空白溶液響應(yīng)值的3倍標準偏差所對應(yīng)的待測元素濃度作為檢出限；以10倍標準偏差所對應(yīng)的待測元素濃度為定量限。結(jié)果見表1。從表1可知，各元素在0～20μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系較好，相關(guān)系數(shù)均0.9997以上。各元素檢出限在0.0005～0.0820μg/L之間，可滿足痕量測定需求。（表1）

方法精密度。以20μg/L標準混合溶液按試驗方法平行測定6次，各元素精密度值（RSD）在0.51%～4.60%之間，均小于5%，表明該方法精密度良好。

樣品加標回收。精密稱取混勻后南美白對蝦蝦肉7份，一份按照實驗方法直接測定；另六份分別加入1mL各元素混標溶液5μg/mL，即加入量為5μg，振蕩混勻30min后按實驗方法測定。樣品測定結(jié)果和回收率結(jié)果見表2。由表2可知，各元素回收率在90.6%～105.7%之間，相對標準偏差為0.62%～4.54%。（表2）

實際樣品檢測。應(yīng)用本方法對池塘和大棚兩種養(yǎng)殖模式南美白對蝦蝦肉、蝦殼和肝胰腺進行測定，測定結(jié)果見表3。由表3可知，實驗所采集南美白對蝦不同組織中Zn含量相對較高，Cu次之，其余重金屬含量較低。不同組織中，肝胰腺檢出重金屬含量較高。（表3）

通過優(yōu)化儀器參數(shù)，驗證方法，建立了一種同時測定南美白對蝦不同組織中八種重金屬的方法，本方法儀器操作簡單，檢測靈敏度高，可提高相關(guān)測定的工作效率，為養(yǎng)殖南美白對蝦質(zhì)量控制、體內(nèi)重金屬蓄積及分布情況研究提供方法參照。