原子吸收光譜法用于農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測的實(shí)踐分析

●楊 振（山東省滕州市綜合檢驗(yàn)檢測中心 山東 滕州 277599）

1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是一種新興的檢測技術(shù)，主要用于對農(nóng)產(chǎn)品中含有的各項(xiàng)待測元素進(jìn)行定量分析，并依據(jù)元素基礎(chǔ)形態(tài)、原子對蒸汽譜線的吸收程度和表現(xiàn)特征等對檢測出的元素類型作出判斷。常見的吸收光譜法分為3種，一是石墨爐原子檢測法，主要應(yīng)用于在線分析，具有精密度較高、受干擾少、成本低的優(yōu)勢[1]，在監(jiān)測重金屬元素時(shí)，可實(shí)現(xiàn)一次性批量檢測；二是氰化物原子檢測法，該技術(shù)的檢出限相對較窄，往往只能對單個(gè)元素進(jìn)行檢測，優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，適用于對不穩(wěn)定重金屬的檢測；三是火焰原子檢測法，由于其費(fèi)用成本低、干擾少、精密度高，并且可實(shí)現(xiàn)在線分析，是目前農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。該檢測法能夠測定土壤中多種重金屬元素，檢測結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法得出的結(jié)果接近。

在原子吸收光譜法的實(shí)際應(yīng)用過程中，需要建立完善的檢測體系，包含原子化器、檢測系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)工作站等。通過原子化器的使用，能夠準(zhǔn)確獲得相應(yīng)的自由型原子，利用光源可直接展示被測物質(zhì)的光譜特征。然后借助特殊的共振譜線等對物質(zhì)進(jìn)行分離，基于檢測系統(tǒng)轉(zhuǎn)化電信號和光信號，吸收成光度后利用光譜儀器實(shí)施檢測，最終獲取被測物質(zhì)的元素類型和含量。在具體實(shí)踐過程中，運(yùn)行檢測體系時(shí)盡量將波長靠近紫外區(qū)域，有利于保障特征性輻射的實(shí)現(xiàn)，并在蒸汽條件下從譜線中吸收基態(tài)原子，根據(jù)光譜吸收能量所呈現(xiàn)的衰減情況，準(zhǔn)確檢測出重金屬元素及其含量。

2 原子吸收光譜法應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 樣品前處理

利用原子吸收光譜法對農(nóng)產(chǎn)品開展重金屬檢測，首要步驟是進(jìn)行樣品前處理。由于我國農(nóng)產(chǎn)品種類繁多，樣品介質(zhì)復(fù)雜，很容易受到強(qiáng)烈背景干擾。如果直接進(jìn)行樣品檢測，可能會(huì)導(dǎo)致原子吸收光譜法的優(yōu)勢無法發(fā)揮，影響測定結(jié)果。因此需要進(jìn)行樣品前處理工作，清除干擾物質(zhì)，保證被測組分得到濃縮和保留。具體步驟如下：

首先，清理樣品表面的土壤顆粒、塵埃等干擾物質(zhì)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范，將樣品放置于4℃條件下保存。這一操作需要簡化輸送過程，與其他化學(xué)試劑分開儲(chǔ)存。在既定位置保存樣品，避免出現(xiàn)混淆而影響檢測工作的有序開展。

其次，采用適當(dāng)?shù)南夥ㄟM(jìn)行處理。酸消解法，利用鹽酸、硝酸等對樣品實(shí)施分解，具有成本低、操作簡單等優(yōu)勢。干石灰法，在500℃條件下灰化8～10 h，當(dāng)樣品呈現(xiàn)灰白狀后冷卻，稀酸定容。較常用的方法為微波消解法，可在電磁場環(huán)境中重新排列樣品和酸中極性分子，利用分子間的碰撞和摩擦實(shí)現(xiàn)快速溶解。對消解方法的選擇應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際需求而確定，不過在檢測重金屬元素時(shí)，往往存在樣品直接檢測難度大等問題。為解決這一問題，相關(guān)人員可選擇分離富集方法，采用色譜分離、固相萃取等措施科學(xué)處理樣品，有助于檢出率的進(jìn)一步提高。

2.2 樣品檢測處理

農(nóng)產(chǎn)品中含有的重金屬元素較多，結(jié)合當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品檢測實(shí)際，為提高檢出率，應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)臏y定方法。通常情況下，對飼料類農(nóng)產(chǎn)品可采用火焰原子吸收光譜法，能夠比較準(zhǔn)確地檢測出鉛元素、鎘元素等超標(biāo)情況。對于蔬菜和大米等食品，使用石墨爐原子吸收光譜法能夠相對精確地檢測出鉛元素含量。當(dāng)完成檢測作業(yè)后，再配制系列標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液，進(jìn)行不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度測定，獲得對應(yīng)參考值后可對比標(biāo)準(zhǔn)曲線，判定被測元素的濃度。該技術(shù)體系的實(shí)施，能夠在很大程度上提高檢測的準(zhǔn)確度和靈敏度。不過由于該技術(shù)的檢測范圍較廣，可能會(huì)出現(xiàn)一定的感染性，為保證檢測結(jié)果的精確性，要求工作人員必須嚴(yán)格按照規(guī)范實(shí)施操作[2]。

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

3.1 檢測對象

根據(jù)我國當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)種植中普遍存在鉛元素的現(xiàn)實(shí)情況，為保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，在開展重金屬檢測時(shí)應(yīng)將鉛元素作為重點(diǎn)檢測項(xiàng)目，利用原子吸收光譜法對水稻、玉米、小麥3種糧食作物中的鉛元素進(jìn)行快速測定。根據(jù)我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，鉛元素含量不得超過1.0 mg/kg。

3.2 檢測操作

當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品種植環(huán)境相對較好，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的支持下，農(nóng)產(chǎn)品中重金屬元素的含量較低。為保障測定的精確性，可依據(jù)我國現(xiàn)行的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，選用石墨爐原子吸收法。

3.2.1 樣品前處理根據(jù)所用檢測儀器的特點(diǎn)，采用酸消解法或微波消解法等對樣品進(jìn)行前處理。同時(shí)可適當(dāng)添加基體改進(jìn)劑，以提高樣品檢測效率。

3.2.2 合理選擇檢測設(shè)備及設(shè)置參數(shù)選用GHA800石墨爐原子吸收分光光度計(jì)，配合PE鉛元素陰極管、石墨管以及封閉消化罐等裝置。然后設(shè)置合理的儀器檢測條件，如設(shè)定波長參數(shù)283.3 nm、狹縫0.7 nm、電流8 mA、原子化溫度1800℃、檢測時(shí)間5 s。同時(shí)對氚燈進(jìn)行校正。

3.2.3 選擇適宜的試劑可選擇如濃硝酸、過氧化氫或磷酸二氫銨等，并配制鉛標(biāo)準(zhǔn)液1000 mg/mL。相關(guān)人員需按照操作規(guī)范進(jìn)行前處理。如濕法消解處理需借助硝酸以及過氧化氫等混合物對樣品進(jìn)行消解。微波消解處理則是將樣品粉碎、過篩后放入特定容器，再依次加入硝酸、過氧化氫，經(jīng)過從中火到高火等程序后實(shí)現(xiàn)消解。

3.2.4 定容將液體注入到石墨爐中，添加磷酸二氧化銨0.2 mg。經(jīng)過原子化后，利用共振線吸收能量。對比標(biāo)準(zhǔn)系列檢測結(jié)果，對樣品重金屬元素進(jìn)行定量分析。

3.3 檢測結(jié)果

為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)對鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度進(jìn)行稀釋，一般在0～100 μg/L之間，并對其峰面積、溶液濃度等進(jìn)行線性回歸分析。此舉能夠有效得出在該濃度范圍內(nèi)的良好線性關(guān)系，并得到相應(yīng)方程，同時(shí)可明確檢出最低限為0.010 mg/L。在完成20次標(biāo)準(zhǔn)空白值檢測試驗(yàn)后，能夠得到石墨爐原子吸收光譜法的檢出限為3.7 μg/L。另外，對樣品進(jìn)行加標(biāo)回收測量時(shí)，其結(jié)果需在不同的鉛含量濃度下進(jìn)行測定，可達(dá)到86.4%～105.3%的元素回收率，檢測效果良好。除此之外，為提高檢測精密度，應(yīng)采用20 μg/L標(biāo)準(zhǔn)鉛溶液進(jìn)行樣品測定，重復(fù)檢測5次后對比結(jié)果，得到RSD在3.73%～4.57%。再經(jīng)過田間銅、鎘溶液，濃度控制在100 μg/L，檢測結(jié)果未發(fā)生明顯變化。所以利用原子吸收光譜法，有助于提高對農(nóng)產(chǎn)品重金屬的檢測質(zhì)量和效率，為其質(zhì)量安全提供了良好的保障。

4 原子吸收光譜法檢測農(nóng)產(chǎn)品重金屬的影響因素

4.1 基體改進(jìn)劑

原子吸收光譜法在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測實(shí)踐中會(huì)受到一些因素的影響，比較明顯的因素是基體改進(jìn)劑的添加。因?yàn)椴糠洲r(nóng)產(chǎn)品的樣品介質(zhì)較為復(fù)雜，在檢測活動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的背景干擾。特別是在樣品沒有進(jìn)行消解而直接進(jìn)樣的情況下，基體干擾會(huì)對分析結(jié)果造成較大的影響。主要原因則是因?yàn)榛w改進(jìn)劑在灰化損失、灰化控制、消除背景吸收以及分析物不完全釋放等方面會(huì)發(fā)揮一定作用。為有效消除基體干擾，降低空白值，需要添加適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)劑，不僅有助于降低待測原子的揮發(fā)損失，也有助于灰化溫度、原子化溫度等的提高。在實(shí)際操作中，可采用的基體改進(jìn)劑較多，如硝酸銨、磷酸、氯化鈣等。

4.2 分析容器

農(nóng)產(chǎn)品的無機(jī)痕量分析，對容器有著較高的要求，如采用玻璃材質(zhì)容器，會(huì)因成分進(jìn)入到溶液中而出現(xiàn)不適用的情況，因此可選擇塑料材料，具體材質(zhì)按照優(yōu)先級可選用聚四氟乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、石英、低密度聚乙烯、鉑等。為降低容器對重金屬檢測結(jié)果的影響，還需對實(shí)驗(yàn)室容器進(jìn)行合理清洗，全面清除器壁上的異物，或采用超聲波清洗器以及蒸餾水、自來水等進(jìn)行反復(fù)沖洗。最后使用硝酸浸泡，通過離子水沖凈并干燥后，再投入使用。

4.3 環(huán)境因素

開展農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測，一般是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，但實(shí)驗(yàn)環(huán)境本身也是一個(gè)污染源，對元素痕量分析、試樣制備等均會(huì)產(chǎn)生相對較大的影響。為保證農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，應(yīng)當(dāng)盡量消除環(huán)境因素的影響，如保持實(shí)驗(yàn)室環(huán)境衛(wèi)生整潔，定期清理通風(fēng)櫥，室內(nèi)要盡可能少開窗，避免室外灰塵進(jìn)入，以減少污染。

5 總結(jié)

在當(dāng)前農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測實(shí)踐中，原子吸收光譜法的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，是目前最為實(shí)用的檢測方法之一。在未來檢測實(shí)踐活動(dòng)中，應(yīng)當(dāng)更加注重方法的選擇，穩(wěn)步提高測定結(jié)果的精密度和靈敏度。大力發(fā)展針對農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測注重儀器設(shè)備的智能化和自動(dòng)化，盡量簡化工作程序，減少人為干擾，提高檢測效率，為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量提供更好的安全保障。