原子吸收光譜法在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中的運(yùn)用

王 靜

（焦作市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心，河南 焦作 454002）

目前，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌規(guī)劃進(jìn)程加快，工業(yè)下鄉(xiāng)活動(dòng)較為頻繁，嚴(yán)重污染了農(nóng)產(chǎn)品。因農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)，嚴(yán)重威脅到了人們的健康?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染這一問題，科學(xué)界提出了原子吸收光譜法，可準(zhǔn)確檢測(cè)出農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量，提高農(nóng)產(chǎn)品安全性，保障人們可以安全食用農(nóng)產(chǎn)品。

1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是基于氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對(duì)紫外光與可見光區(qū)間的相對(duì)應(yīng)原子共振輻射線的吸收強(qiáng)度，對(duì)被測(cè)元素含量進(jìn)行定量檢測(cè)的一種方法，可分為火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、氫化物原子吸收光譜法、冷原子吸收光譜法等類型[1]。原子吸收光譜法廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)，尤其是農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)工作。該檢測(cè)方法具有較強(qiáng)的靈敏度、抗感染能力與精準(zhǔn)度，且操作較為便捷，可高效、準(zhǔn)確地檢測(cè)出農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量。

2 原子吸收光譜法應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 樣品前處理

在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中，原子吸收光譜法使用的第一個(gè)步驟便是樣品前處理。因農(nóng)產(chǎn)品種類較多，且樣品介質(zhì)十分復(fù)雜，強(qiáng)烈背景干擾較大。若直接檢測(cè)樣品，則會(huì)在一定程度上抑制檢測(cè)方法優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，測(cè)定結(jié)果并不準(zhǔn)確。所以，應(yīng)開展樣品前處理工作，將干擾物質(zhì)予以清除，有效濃縮與保留被測(cè)組分。具體操作：首先，將樣品表層土壤、塵埃等干擾物質(zhì)予以清理，并按照規(guī)定把樣品保存在4℃的環(huán)境中[2]。這一操作需簡化輸送過程，要求同相關(guān)化學(xué)試劑分開保存。在規(guī)定的位置保存樣品，可有效預(yù)防出現(xiàn)混淆而影響檢測(cè)結(jié)果。其次，選擇合理的消解法。其中，酸消解法是借助鹽酸、硝酸等分解樣品，操作簡單，成本投入較低；干石灰法，則選擇在500℃環(huán)境下灰化至少8 h，當(dāng)樣品出現(xiàn)灰白色后，迅速冷卻，稀酸定容[3]；微波消解法，則是將樣品置身于電磁場環(huán)境中，將酸中極性分子與樣品重新排列，促使分子不斷摩擦與碰撞，從而迅速溶解[4]。對(duì)于消解法的選擇，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況確定。但是，重金屬元素檢測(cè)時(shí)，樣品直接檢測(cè)難度較大。對(duì)于這一問題，可采取分離富集方法，選擇色譜分離、固相萃取等措施對(duì)樣品進(jìn)行科學(xué)處理，以此來確保檢測(cè)的準(zhǔn)確率。

2.2 樣品檢測(cè)處理

農(nóng)產(chǎn)品中往往含有多種重金屬元素，基于檢測(cè)實(shí)際情況，為了能夠提高檢出率，應(yīng)選取恰當(dāng)?shù)臏y(cè)定方法[5]。一般而言，針對(duì)飼料類農(nóng)產(chǎn)品，可選擇使用火焰原子吸收光譜法，能夠準(zhǔn)確檢出鉛元素、鎘元素超標(biāo)情況；針對(duì)蔬菜、大米等食品，可采取石墨爐原子吸收光譜法，準(zhǔn)確地測(cè)量出鉛元素含量。例如，采用ET-AAS法檢測(cè)28種含乳和不含乳的嬰兒糧食產(chǎn)品，形成嬰幼兒食物Cd和Pb含量檢測(cè)的方法。又例如采用INAA和GFAAS法對(duì)米類和豆類中的重金屬元素進(jìn)行測(cè)定，通過對(duì)比得知，在 Al、Ca、Mn、K 等金屬元素等檢測(cè)中，INAA 精準(zhǔn)度較高，誤差及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均＜10%[6]。在Pb和Cd的檢測(cè)中，GFAAS法效果更明顯，測(cè)定回收率＞80%，相對(duì)誤差分別為1.54%和6.06%。檢測(cè)完成后，再繪制系列標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液，測(cè)定不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，計(jì)算出參考值后可同標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行對(duì)比，分析出被測(cè)元素的具體濃度。嚴(yán)格按照這一技術(shù)體系開展，可確保檢測(cè)具有較高的靈敏度、準(zhǔn)確度。

3 原子吸收光譜法在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 材料與方法

3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

對(duì)于鉛元素而言，存在著蓄積性以及神經(jīng)毒性，人體攝入之后會(huì)出現(xiàn)不可逆的損傷，因此蔬菜、糧食等將其列為了重點(diǎn)檢測(cè)內(nèi)容。作為我國主要糧食作物，水稻、小麥、玉米的質(zhì)量備受重視，根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，鉛含量不能夠高于 0.2 mg·L-1[7]。

水稻、小麥、玉米：當(dāng)?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局提供。

3.1.2 儀器與設(shè)備

儀器選擇HGA800石墨爐原子吸收分光光度計(jì)，并搭配PE鉛元素陰極管、石墨管、密閉消化罐等，讓儀器擁有良好的運(yùn)用條件，波長控制在283.3 nm、狹縫0.7 nm、燈電流8 mA。原子化溫度需要滿足1 800℃，時(shí)間5 s，運(yùn)用氘燈校正背景。為確保結(jié)果的精準(zhǔn)度，實(shí)驗(yàn)過程中所使用的玻璃儀器均通過硝酸浸泡，清水反復(fù)沖洗，最后使用雙蒸水沖洗晾干后使用。

3.1.3 材料與試劑

濃硝酸、過氧化氫、磷酸二氫銨等均為分析純，另外配備1.000 mg·mL-1鉛標(biāo)準(zhǔn)液。

3.2 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)際檢測(cè)的過程中，農(nóng)產(chǎn)品包含的重金屬元素不高，根據(jù)國家制定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)通過石墨爐原子吸收法促進(jìn)檢測(cè)靈敏度的提高。立足于儀器特點(diǎn)，能夠使用酸消解法以及微波消解法對(duì)樣品予以處理，然后將基體改進(jìn)劑添加到樣品中，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類樣品的迅速測(cè)定。

3.2.1 濕法消解法

去除水稻、小麥、玉米表層灰塵及雜質(zhì)，再使用雙蒸水將其沖洗兩次，晾干后使用超微粉碎機(jī)予以粉碎，置入干燥器中予以備用。稱取一定量的樣品置入到250 g三角瓶中，添加30 mL VHNO3:VH2SO4比例為5∶1的混合酸，蓋上瓶蓋放置到第二天，在電熱板上將其消化搭到淡黃色溶液，再緩慢地添加2 mL H2O2，慢慢地加熱，等到消化液出現(xiàn)大量白煙便停止。然后，把溶液慢慢地轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，再使用雙蒸水定容到刻度慢慢地?fù)u晃。根據(jù)儀器工作條件，對(duì)樣品溶液中相關(guān)元素的吸光度，以儀器配置的分析軟件對(duì)含量結(jié)果進(jìn)行測(cè)定。

3.2.2 干法灰化法

去烘干并粉碎的水稻、小麥、玉米樣品，通過碳化、灰化，將其運(yùn)輸?shù)今R弗爐中，在600℃的環(huán)境中灼燒一個(gè)半小時(shí)。取出后迅速冷卻，采用3 mL HNO3濃溶液殘?jiān)?，稀釋，定容?0 mL。根據(jù)儀器工作條件，對(duì)樣品溶液中相關(guān)元素的吸光度，以儀器配置的分析軟件對(duì)含量結(jié)果進(jìn)行測(cè)定。

處理完樣品之后需要進(jìn)行定容，并將其放到石墨爐內(nèi)，再加入0.2 mg磷酸二氫銨基體改進(jìn)劑。另外，原子化后，通過283.3 nm共振線對(duì)能量予以吸收，通過定量比較的方式分析標(biāo)準(zhǔn)系列檢測(cè)結(jié)果。

值得注意的是，在檢測(cè)過程中需注意以下幾點(diǎn)，（1）對(duì)于灰化溫度的選擇。相同濃度的標(biāo)準(zhǔn)液，改變灰化溫度時(shí)，其吸光值也隨之變化。對(duì)此，本研究采取斜坡升溫的方式，且最佳灰化溫度控制在600℃。（2）原子化溫度的選擇。原子化溫度過低，原子化不完全，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度較低。原子化溫度過高，石墨管被損傷，激發(fā)出金屬原子電離，造成原子化效率降低，也會(huì)影響測(cè)定結(jié)果[8]。對(duì)此，本研究認(rèn)為2 300℃是最佳原子化溫度。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

在檢測(cè)過程中，鉛標(biāo)準(zhǔn)液稀釋濃度設(shè)定為0 μg·L-1、10 μg·L-1、20 μg·L-1、40 μg·L-1、80 μg·L-1、100 μg·L-1，線性回歸分析峰面積和溶液濃度得知，在這一濃度范圍中，鉛的線性關(guān)系較佳，方程為：Y=0.00396X+0.00158，r=0.9996，最低檢出限為0.010 mg·L-1。通過二十多次標(biāo)準(zhǔn)空白值檢測(cè)后，可獲取方法檢出限3.7 μg·L-1。見表1，在鉛含量測(cè)定中，2種消解方法無差異。

表1 2種消解方法測(cè)得鉛含量比較結(jié)果

從樣品加標(biāo)回收測(cè)定結(jié)構(gòu)分析，見表2，在鉛含量不同濃度下開展測(cè)試，樣品元素回收率最終控制在86.4%～105.3%，平均為98.0%，測(cè)定效果顯著。在測(cè)定中，采取20 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)鉛溶液測(cè)定不同樣品，通過5次測(cè)定后得知，RSD 處于 3.73%～4.57%。100 μg·L-1濃度的銅、鎘等溶液，檢測(cè)結(jié)果不會(huì)被影響。所以，通過以上結(jié)果得知，原子吸收光譜法可有效檢測(cè)出農(nóng)產(chǎn)品重金屬。

表2 樣品鉛含量回收率測(cè)定

3.4 結(jié)論

在本次實(shí)驗(yàn)中，采取20 μg·L-1標(biāo)準(zhǔn)鉛溶液測(cè)定不同樣品，通過5次測(cè)定后得知，RSD處于3.73%～4.57%。100 μg·L-1濃度的銅、鎘等溶液，檢測(cè)結(jié)果不會(huì)被影響。因此，原子吸收光譜檢測(cè)法準(zhǔn)確性、靈敏度及實(shí)用性較高，可廣泛運(yùn)用于各種食品重金屬檢測(cè)中。

4 結(jié)束語

對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)而言，原子吸收光譜法運(yùn)用較為成熟，是一種實(shí)用、有效的檢測(cè)方法。在接下來的檢測(cè)工作中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選取恰當(dāng)?shù)姆椒?，確保測(cè)定結(jié)果的精準(zhǔn)度。同時(shí)，想方設(shè)法提高農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測(cè)儀器設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平，對(duì)工作程序進(jìn)行簡化，盡量避免人為不良干擾，保障檢測(cè)效率與質(zhì)量，從而有力地保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全。