幾種農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)用原子吸收儀進(jìn)行重金屬檢測的探析

◎ 徐 惠，余 磊

（1.遂寧市農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)監(jiān)測中心，四川 遂寧 629000；2.內(nèi)江市動植物疫病防控和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心，四川 內(nèi)江 641000）

農(nóng)產(chǎn)品、糧油谷物等檢測，主要是通過先進(jìn)儀器、試驗(yàn)和相關(guān)的檢測方法，對其重金屬含量進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的測定與評價。重金屬是相對密度大于5.0 的金屬，如鎘（Cd）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）、鉻（Cr）、汞（Hg）、鎳（Ni）與鈷Co 等元素，常見的重金屬或元素幾乎都具有顯性的生物毒性，超過一定濃度對人體是有害的[1]。

隨著川中食品工業(yè)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的跨越推進(jìn)與持續(xù)快速發(fā)展，重金屬或含有重金屬的物質(zhì)隨著雨水、農(nóng)業(yè)灌溉、生物鏈、食品鏈的運(yùn)轉(zhuǎn)，間接或者直接侵入農(nóng)藥、化肥、土壤，進(jìn)一步滲入農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、食品流通中，必然造成大米、玉米、小麥等糧食作物或者藥材、農(nóng)產(chǎn)品等遭受污染，超標(biāo)的重金屬元素含量嚴(yán)重威脅人們的身體健康，食品安全問題不可忽視。因此，每年國家糧食和物質(zhì)儲備部門在進(jìn)行新收糧質(zhì)量、安全監(jiān)測中，特別重視這方面工作的具體落實(shí)，要求各地認(rèn)真嚴(yán)格貫徹國家糧油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，各部門要履職盡責(zé)，全力保障國家糧食安全和做好糧食質(zhì)量安全監(jiān)測。多年來，四川省內(nèi)對農(nóng)產(chǎn)品、糧油中重金屬元素的檢測、測定，逐步提升了認(rèn)識，加大了投入，在安全檢測、樣品處理和數(shù)據(jù)分析等方面形成了一些成熟的經(jīng)驗(yàn)和做法，取得了明顯的成績與實(shí)效。

1 原子吸收儀原理與特點(diǎn)

目前，隨著川中城鄉(xiāng)統(tǒng)籌規(guī)劃進(jìn)程的不斷加快，工業(yè)向農(nóng)業(yè)、農(nóng)村深入亦是趨勢，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和結(jié)構(gòu)的調(diào)整、轉(zhuǎn)變或者升級，使得農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)種植環(huán)節(jié)的風(fēng)險同步提升，最突出的就是農(nóng)產(chǎn)品重金屬超標(biāo)問題。利用先進(jìn)的生物科技和高效便捷的檢驗(yàn)、監(jiān)測和測試儀器，對收獲糧油作物、農(nóng)產(chǎn)品食品等進(jìn)行檢測，就要明確了解和認(rèn)識相關(guān)原理，任何機(jī)器設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開原理、基本理論的支撐。運(yùn)用原子吸收光譜法，可準(zhǔn)確檢測出農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量、流通食品的質(zhì)量以及相關(guān)重要數(shù)值、信息，常規(guī)化地進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染狀況系統(tǒng)評判工作，為人民群眾安全食用農(nóng)產(chǎn)品保駕護(hù)航奠定了基礎(chǔ)[2]。

現(xiàn)階段，原子吸收儀被廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)，以此設(shè)備儀器形成的原子吸收光譜法，屬于對被測元素含量進(jìn)行定量檢測分析的常用的方法。當(dāng)運(yùn)用原子吸收光譜法開展農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測工作時，其基本原理是：光源通過食品樣品的蒸汽，從光源發(fā)射的測試元件的特征光譜，被測試元件的基態(tài)原子所吸收，而且入射光被吸收和減弱的程度，與被測樣品中待測元素的含量呈正相關(guān)的關(guān)系，據(jù)此可以一次性地測定相關(guān)元素的含量值。此方法檢測靈敏度高、分析范圍廣，而且檢測農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量的抗感染能力與精度值方面都很卓越，操作非常便捷與高效。經(jīng)過不同的改進(jìn)和優(yōu)化調(diào)整，這類檢測方法的衍生類型還有火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、冷原子吸收光譜法等。大體來看，原子吸收光譜儀的使用步驟主要是開機(jī)、儀器聯(lián)機(jī)初始化、設(shè)置樣品、點(diǎn)火準(zhǔn)備、點(diǎn)火、測定、記錄數(shù)據(jù)、關(guān)氣、關(guān)機(jī)。

2 運(yùn)用原子吸收儀檢測大米、小麥、玉米中的重金屬

2.1 運(yùn)用原子吸收光譜法檢測大米中的重金屬

若大米中的鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、砷（As）、汞（Hg）超標(biāo)，一旦進(jìn)入食物鏈對食用者的生命運(yùn)轉(zhuǎn)興有很大危害的。

（1）大米中鎘（Cd）的危害。鎘（Cd）元素對水源、土壤環(huán)境造成嚴(yán)重污染，可能導(dǎo)致在Cd 污染區(qū)域種植的農(nóng)作物Cd 含量超標(biāo)而引發(fā)疾病，如腎臟、呼吸道和消化道的疾??；鎘（Cd）半衰期長、難降解，易在人體內(nèi)富集，代謝難、排出難。

（2）大米中鉛的危害。鉛Pb是一種劇毒金屬元素，若經(jīng)消化道吸收，進(jìn)入血循環(huán)，幾乎影響人體的每個器官和系統(tǒng)，容易導(dǎo)致中毒（2 ～3 g）、死亡（50 g）。鉛（Pb）進(jìn)入人體會與血液中的巰基（氫硫基或硫醇基）結(jié)合，影響酶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)而激發(fā)中毒機(jī)理，導(dǎo)致出現(xiàn)腎疾病、腹痛，甚至惡化引起鉛毒性腦病。

（3）大米中鉻（Cr）的危害。Cr 常見的離子形式有三價Cr、六價Cr，其中六價Cr 具有毒性，若大米種植中出現(xiàn)這類六價鉻（Cr）超標(biāo)并且進(jìn)入人的食物鏈，就會在不同程度上引起和導(dǎo)致人的腎臟、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)受損和血液病變，甚至導(dǎo)致死亡。

通過資料研判和對比發(fā)現(xiàn)，原子熒光法、原子吸收光譜法、重金屬快速檢測法以及ICP–MS 方法等是當(dāng)前大米農(nóng)產(chǎn)品重金屬鎘含量檢測的代表性方法。其中，黃增等[3]采用石墨爐原子吸收法對廣西壯族自治區(qū)種植生產(chǎn)的大米中的重金屬[鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr）]進(jìn)行檢測，相對偏差分別為1.6%、1.9%、1.2%，充分證明該方法具有快速便捷、檢出限低、準(zhǔn)確度高、精密度好的特點(diǎn)和優(yōu)勢。在2013 年宜賓的糧油質(zhì)量監(jiān)測工作中，司鴻銀[4]對基體改進(jìn)劑的種類和用量、升溫程序進(jìn)行了優(yōu)化，經(jīng)多次試驗(yàn)調(diào)整和優(yōu)化得出最優(yōu)的測定條件，提出選用5 μL 質(zhì)量濃度為0.1%的Pd2+作為基體改進(jìn)劑，灰化溫度1 300 ℃、原子化溫度2 200 ℃，便能有效降低基體干擾，可準(zhǔn)確地測定大米中的痕量砷（第一類致癌物），實(shí)用性很強(qiáng)。岳中慧等[5]采用DMA-80 直接測汞儀，用催化熱解-冷原子吸收法，對湖南長沙地區(qū)種植生產(chǎn)的大米中汞Hg 的含量進(jìn)行測定，檢出限為0.001 ng·g-1，回收率在85%～99%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）結(jié)果值在0.25%～3.70%，結(jié)果表明該方法準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好，對大米中汞的測定、試驗(yàn)的誤差也在范圍之內(nèi)。此外，在對大米中的Pb 含量進(jìn)行檢測的過程中，先將硝酸鈀溶液、磷酸二氫銨溶液融入標(biāo)準(zhǔn)溶液里，通過Pb 的改進(jìn)劑再得到吸光度的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，技術(shù)人員再對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，準(zhǔn)確測定從石墨中提取的重金屬含量數(shù)值，保障了大米農(nóng)產(chǎn)品的安全。

2.2 運(yùn)用石墨爐原子吸收光譜法測定小麥中的鎘含量

小麥在川中地區(qū)的種植生產(chǎn)中很重要，川中水資源豐富、雨水充沛，小麥長勢較好，但要注意小麥中鎘含量的問題。小麥種植中的土壤、水環(huán)境等受到Cd 污染后，會帶著毒性進(jìn)入農(nóng)產(chǎn)品市場，進(jìn)而進(jìn)入食物鏈被人體吸收，從而引起慢性中毒，危害很大。《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762-2022）規(guī)定小麥中的Cd 限量為0.1 mg·kg-1。所以，利用原子吸收儀對川中小麥進(jìn)行重金屬檢測時，需要注意對照。

近年，由于川中重視農(nóng)產(chǎn)品的檢測和在科技領(lǐng)域的投入，多地市采用石墨爐原子吸收光譜法來測定小麥中鎘Cd 的含量，工作場景圖如圖1、圖2 所示。使用石墨爐原子吸收光譜法對小麥中的鎘Cd 含量進(jìn)行檢測、測定，主要儀器與設(shè)備是AA-900 石墨爐原子吸收光譜儀（美國Perkin-Elmer）、ANTON Paar 微波消解儀、自動控溫趕酸電熱儀、電子天平（感量0.01 g、0.000 1 g）、伯利恒BLH-560K 高速全自動錘式旋風(fēng)磨。

圖1 AA-900 石墨爐原子吸收分光光度計圖

圖2 安東帕微波消解儀圖

操作步驟：樣品前處理→器皿準(zhǔn)備、微波消解、趕酸定容；原子吸收石墨爐法操作條件設(shè)置；測定步驟→樣品盤放置、軟件操作、樣品檢測、檢測結(jié)果。

用石墨爐原子吸收光譜法測定川中地區(qū)收獲的小麥中Cd 的含量是否超標(biāo)，基本要求：現(xiàn)場所用器皿必須潔凈、無污染，器皿的清潔干燥、污染情況與Cd含量測定的準(zhǔn)確性密切相關(guān)；樣品消解提取操作要規(guī)范；不斷摸索測定小麥中Cd 含量的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，選用合適的標(biāo)準(zhǔn)梯度和確保檢測結(jié)果符合要求；有效控制監(jiān)控結(jié)果，保證Cd 檢測的工作質(zhì)量和可靠度，注重過程的細(xì)節(jié)處理和理論經(jīng)驗(yàn)的積累。

2.3 運(yùn)用原子吸收檢測法分析玉米中的鉛

鉛（Pb2+）作為重金屬污染源，會對人類健康產(chǎn)生毒性作用從而引起人體中毒?！妒称钒踩珖覙?biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB 2762-2022）中規(guī)定鉛Pb限量為0.2 ～0.5 mg·kg-1，如果收獲的玉米的相關(guān)檢測數(shù)值能夠比此標(biāo)準(zhǔn)低，那說明其更安全。在川中，玉米是重要的糧食與畜禽養(yǎng)殖原料來源，在農(nóng)產(chǎn)品、飼料、食品等領(lǐng)域被廣泛使用，如果玉米農(nóng)產(chǎn)品中鉛（Pb2+）重金屬的含量超標(biāo)，必然會帶來潛在風(fēng)險。近年，由于自然環(huán)境中土壤、水的污染和農(nóng)藥過度使用等情況逐漸增多,玉米中重金屬污染物含量呈增高態(tài)勢。采用原子吸收光譜儀，以食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中Pb 的測定、污染物的限量等要求為依據(jù)，對玉米糧食中的鉛含量進(jìn)行測定，檢驗(yàn)其準(zhǔn)確度和評判玉米品質(zhì)；同時，做回收率實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)其精密度，再對測定結(jié)果進(jìn)行比對，可以很好地實(shí)現(xiàn)和滿足鉛限量的測定需求，保障玉米食品中重金屬鉛的檢測安全。

在實(shí)際檢測工作中，用原子吸收空心陰極燈激發(fā)蒸汽中的待測Pb 組分，在特定濃度范圍內(nèi)檢測既定波長處的特征譜線，即可獲得結(jié)果。技術(shù)人員用石墨爐原子吸收光譜法測定的結(jié)果準(zhǔn)確性高、便捷、高效。

3 結(jié)語

綜上，原子吸收光譜儀是分析化學(xué)領(lǐng)域里一種極重要的儀器，優(yōu)勢明顯、效率很高，但是，在今后的檢測實(shí)踐與試驗(yàn)工作中，還需要注意一些客觀的實(shí)際問題，比如標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性不好、數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、空白值較高、漂移很大等。此外，還要不斷結(jié)合本地區(qū)生產(chǎn)實(shí)際情況、對象特征和需求等，盡量避免人為的不良干擾，保障檢測效率與質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，選取恰當(dāng)方法、儀器和搭建優(yōu)良條件，以確保測定結(jié)果的精準(zhǔn)度和保障農(nóng)產(chǎn)品的流通質(zhì)量安全。