原子熒光技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中的作用分析

傅紅梅 何威

(武漢農(nóng)業(yè)檢測(cè)中心,湖北 武漢 430000)

原子熒光技術(shù)也被稱為是原子熒光光譜法，最早被作為氫化物氣體分離技術(shù)，在砷的測(cè)定中進(jìn)行分析應(yīng)用?，F(xiàn)階段，原子熒光技術(shù)作為一種物質(zhì)檢測(cè)與分析常用的技術(shù)手段或者是儀器裝置，在多項(xiàng)元素的具體檢測(cè)與分析中均有一定的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)。其中，金屬合金以及礦物、礦石、鋼鐵冶煉、原子能、半導(dǎo)體等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的有關(guān)檢測(cè)和分析中，均對(duì)原子熒光技術(shù)有著較為廣泛的應(yīng)用，并且其檢測(cè)應(yīng)用的作用優(yōu)勢(shì)也較為顯著。農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)作為進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染評(píng)價(jià)與控制的重要環(huán)節(jié)，其檢測(cè)結(jié)果對(duì)農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染防治以及我國城鄉(xiāng)建設(shè)的整體推進(jìn)等，都有著十分重要的作用和影響。為此，本文將通過對(duì)農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染及其危害的分析，結(jié)合原子熒光技術(shù)的檢測(cè)原理與特點(diǎn)，對(duì)原子熒光技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用及其作用效果進(jìn)行研究，以供參考。

1 農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染及其危害分析

重金屬包含鉛、汞、鎘、砷等共40多種金屬元素，并且多為過渡元素，是比重高于5的金屬元素，能夠進(jìn)入到水體、土壤和大氣中，對(duì)土壤中生長的植物等產(chǎn)生污染影響，并通過各種途徑進(jìn)入人體，最終對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。因此，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量檢測(cè)，以確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量合格，是減少農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染及危害的有效措施。

重金屬對(duì)土壤中生長植物的危害影響主要表現(xiàn)為，植物生長過程中通過多種途徑受到重金屬的污染影響，而植物在吸收過多的重金屬后會(huì)出現(xiàn)生化反應(yīng)，從而產(chǎn)生相應(yīng)的毒害物質(zhì)，降低植物中的酶活性，對(duì)植物的生長產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐芍参锼劳?。重金屬在水體中所產(chǎn)生的危害影響表現(xiàn)為，使用受重金屬污染的水進(jìn)行農(nóng)作物種植灌溉，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物生長受到重金屬的污染影響，而人們?cè)谑秤帽恢亟饘傥廴镜霓r(nóng)產(chǎn)品后，則會(huì)發(fā)生中毒或者是各種嚴(yán)重疾?。凰w在受到重金屬污染后，水體中生存的魚類、蝦類以及植物等，也會(huì)受到相應(yīng)的污染影響，同時(shí)在被人們食用后，這些重金屬又會(huì)轉(zhuǎn)移到人體，對(duì)人體產(chǎn)生較大的危害。

農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染及其危害十分嚴(yán)重。農(nóng)產(chǎn)品在種植與收獲、包裝等過程中均可能受到重金屬的污染影響。如，在農(nóng)作物的種植生長過程中，一旦土壤與水體中的重金屬含量超標(biāo)，在進(jìn)入農(nóng)作物后，就會(huì)使農(nóng)作物品質(zhì)受到影響，并且對(duì)受重金屬污染影響的農(nóng)作物進(jìn)行產(chǎn)品加工與售賣后，還會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生威脅。由于重金屬在人體中的富集，是通過生物的放大作用進(jìn)行逐漸積累的，具有較大的毒性危害和影響，因此，一旦重金屬進(jìn)入人體，且富集累計(jì)超出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，就會(huì)對(duì)人體的各器官產(chǎn)生較大的危害影響，使人體系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致人類機(jī)體免疫力與抵抗力降低，損壞人的神經(jīng)系統(tǒng)等。值得注意的是，人體在受到重金屬污染后，由于重金屬能夠在人體內(nèi)長期留存，不能被人體新陳代謝系統(tǒng)代謝掉，在初期多不容易被察覺，隨著時(shí)間累積與重金屬濃度增加，其危害性逐漸提升，所以更需要引起重視。

2 原子熒光技術(shù)的檢測(cè)原理與特點(diǎn)分析

原子熒光技術(shù)也被稱為原子熒光分光光度分析法，在實(shí)際檢測(cè)中應(yīng)用，根據(jù)原子進(jìn)行特定波長的光能量吸收后，會(huì)產(chǎn)生躍遷，逐漸發(fā)展并上升至相對(duì)較高的一個(gè)能量狀態(tài)，同時(shí)受高能狀態(tài)的電子不穩(wěn)定特性影響，能夠?qū)崿F(xiàn)從高能狀態(tài)自發(fā)向低能狀態(tài)躍遷，并發(fā)射出相應(yīng)的熒光變化，根據(jù)該過程和原理，即能夠通過原子熒光法進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量檢測(cè)和分析。

根據(jù)上述對(duì)原子熒光技術(shù)的檢測(cè)方法與原理分析，在進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量檢測(cè)分析中，人們是通過對(duì)待測(cè)元素的原子熒光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，從而根據(jù)測(cè)定分析結(jié)果，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬濃度與含量進(jìn)行計(jì)算和確定。由于原子熒光技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)應(yīng)用不僅靈敏度較高、干擾因素較少、檢測(cè)成本低，而且其測(cè)量分析范圍也比較廣，在環(huán)境監(jiān)測(cè)與礦物質(zhì)分析、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)分析等各領(lǐng)域均具有較為廣泛的應(yīng)用。其在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品中的汞、錫、鉛、鎘等共11種元素的有效測(cè)定。值得注意的是，采用原子熒光技術(shù)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意對(duì)以下影響因素進(jìn)行有效控制。檢測(cè)分析使用容器的精確度。農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)分析使用容器的影響進(jìn)行積極消除，是促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)精確度提升的有效措施；如，在實(shí)際檢測(cè)分析中，根據(jù)玻璃容器的材質(zhì)特點(diǎn)，由于其在檢測(cè)使用中容易對(duì)溶液成分產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致其重金屬檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，尤其是進(jìn)行無機(jī)痕量分析中，因此，需要采用塑料容器進(jìn)行替代，以確保檢測(cè)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。檢測(cè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。原子熒光技術(shù)檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量與濃度中，實(shí)驗(yàn)環(huán)境也是影響實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果精確度的一項(xiàng)重要因素，因此，在實(shí)際檢測(cè)與分析中，為最大程度消除實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)檢測(cè)分析的影響，就需要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的清潔和管理，確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境中具有良好的通風(fēng)條件，避免實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響?；w改進(jìn)劑。在進(jìn)行部分農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中，由于其檢測(cè)樣品的介質(zhì)復(fù)雜性較高，檢測(cè)過程中存在較強(qiáng)的干擾影響，從而對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響；針對(duì)這種情況，就需要采用基體改進(jìn)劑對(duì)背景干擾進(jìn)行吸收控制等，以減少其對(duì)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)與分析結(jié)果的準(zhǔn)確性影響；一般情況下，采用原子熒光技術(shù)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)中，通過適量的基體改進(jìn)劑加入使用，能夠有效消除其干擾影響，降低檢測(cè)分析中的空白值以及待測(cè)元素的揮發(fā)損失等，促進(jìn)原子化溫度提升，對(duì)其檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性進(jìn)行有效保障。

3 原子熒光技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用及作用分析

3.1 實(shí)驗(yàn)分析原理與基礎(chǔ)

根據(jù)上述對(duì)農(nóng)產(chǎn)品重金屬危害以及原子熒光技術(shù)的分析，本文在進(jìn)行原子熒光技術(shù)檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品中重金屬分析時(shí)，主要通過實(shí)驗(yàn)方法對(duì)其具體檢測(cè)分析與應(yīng)用效果進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)分析中通過對(duì)原子熒光技術(shù)與好氧系統(tǒng)同時(shí)存在的重金屬降解性能及變化分析，結(jié)合實(shí)際分析與實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，分別對(duì)好氧與厭氧環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)測(cè)試進(jìn)行對(duì)比，最終獲得處于重金屬環(huán)境的原子熒光技術(shù)檢測(cè)變化與分布特性。此外，針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)分析與操作中存在的不足，還通過進(jìn)行特定實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的五氯酚降解特性分析，以進(jìn)行原子熒光色譜分析中隨外界環(huán)境改變的變化情況，并在原子熒光色譜分解中，采用Cl/AlCl3離子液體作為基質(zhì)，通過45mmol·L-1的氨基甲酸甲酯使用進(jìn)行電沉積，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬原子分布分析。

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)分析原理與分析基礎(chǔ)，在具體實(shí)驗(yàn)開展與分析過程中，以H2FUM、H2BPDC與H2BDC3種重金屬原子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)(如圖1)，采用原子熒光技術(shù)進(jìn)行磷酸二酯菌細(xì)菌抑制與檢測(cè)分析。檢測(cè)過程中，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)樣品中的鋁酸離子液體，以RBL對(duì)磷酸二酯菌的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行表示，同時(shí)采用I對(duì)重金屬在農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)特征中的制約率進(jìn)行表示。實(shí)驗(yàn)分析中，還通過靜態(tài)培養(yǎng)進(jìn)行細(xì)菌分析，從而對(duì)細(xì)菌的生長變化曲線進(jìn)行獲取，并實(shí)現(xiàn)發(fā)光細(xì)菌的凍干粉復(fù)蘇培養(yǎng)，最終實(shí)現(xiàn)其Al沉積層晶狀結(jié)構(gòu)分析，獲取農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)樣品中的重金屬X-射線衍射分析結(jié)果，完成對(duì)農(nóng)產(chǎn)品重金屬的檢測(cè)和分析。

圖1 農(nóng)產(chǎn)品重金屬原子結(jié)構(gòu)

采用原子熒光技術(shù)，以濃度為0.01mol·L-1的氨基甲酸甲酯溶液進(jìn)行含有多種重金屬的農(nóng)產(chǎn)品樣品檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)情況，對(duì)其光譜進(jìn)行分析，從而結(jié)合熒光色譜，對(duì)純Cl/AlCl3離子液體中所提取的金屬離子吸收頻率頻譜進(jìn)行對(duì)比，來實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬含量與濃度情況檢測(cè)。

3.2 實(shí)驗(yàn)分析和結(jié)果討論

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)檢測(cè)與分析原理，采用原子熒光技術(shù)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)分析時(shí)，主要采用以下實(shí)驗(yàn)材料與試劑，即氨基酸溶液(重慶科龍實(shí)驗(yàn)試劑廠提供)、Cl/AlCl3金屬絡(luò)合離子、碘苯酚(濃度為0.01mol·L-1)、Cl/AlCl3離子液體(33.3/66.7mol%)、乙酸、乙酰胺等。實(shí)驗(yàn)分析在特定環(huán)境下，通過對(duì)添加劑按100mV·s-1的掃描速率進(jìn)行電沉積8000s，并在無攪拌條件下，將甲酸甲酯分別加入到不同濃度的離子液體中，進(jìn)行自激熒光光譜制備(如圖2)，然后通過紅外光譜接收以及對(duì)重金屬污染農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行紫外光補(bǔ)償后，對(duì)其中所包含Cu2+離子進(jìn)行電解質(zhì)分離，在上述操作過程中，結(jié)合苯丙二唑聚合物的原子熒光色譜聚類性能與特征，從聚合物本身特性出發(fā)，對(duì)重金屬進(jìn)行檢測(cè)和分析，即可實(shí)現(xiàn)重金屬的結(jié)構(gòu)變化等有關(guān)結(jié)果獲取。

圖2 農(nóng)產(chǎn)品重金屬自激熒光光譜

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)分析過程，結(jié)合其實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果不難看出，采用原子熒光技術(shù)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品中的各重金屬離子有效檢出，并且在實(shí)驗(yàn)檢測(cè)分析中的原子熒光色譜具有較好的結(jié)構(gòu)性能，其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性也較為突出。

對(duì)原子熒光技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用及其作用效果分析中，通過對(duì)重金屬的原子熒光色譜吸收即熒光光譜吸收方法進(jìn)行論述，在以磷酸二酯菌實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品重金屬的發(fā)光度抑制基礎(chǔ)上，對(duì)其重金屬晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并通過實(shí)驗(yàn)分析方法對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的重金屬檢測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證，其結(jié)果顯示，原子熒光技術(shù)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)的性能較好，且具有較高的檢測(cè)準(zhǔn)確度。

4 結(jié)語

原子熒光技術(shù)作為一種常見的檢測(cè)技術(shù)，其在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中應(yīng)用，不僅具有較好的選擇性和較高的檢測(cè)靈敏度、精密度，能夠更加高效與準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量的檢測(cè)，在保障農(nóng)產(chǎn)品安全及有效預(yù)防農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染對(duì)人類健康的危害影響等方面，均具有十分顯著的作用和成效。對(duì)原子熒光技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用分析，有利于促進(jìn)對(duì)原子熒光技術(shù)的特點(diǎn)及其檢測(cè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和了解，從而在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中有效應(yīng)用，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)質(zhì)量和效率提升，具有十分積極的作用和意義。