農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測存在問題與對策研究

摘 要：本研究針對當前農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測中存在的問題，探討了檢測限值設(shè)定、儀器分析方法標準化程度以及檢測結(jié)果重現(xiàn)性等方面的挑戰(zhàn)，并提出了相應的改進對策，如引入新型檢測技術(shù)、加強儀器分析方法標準化研究以及優(yōu)化實驗條件等。這些措施能夠有效提升農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測的科學性，為保障食品安全提供堅實的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品；重金屬檢測；檢測技術(shù)

Research on Problems and Countermeasures in Heavy Metal Detection of Agricultural Products

LIU Minglong， GUO Linyong， HAO Weiran

（Jianhu Comprehensive Inspection and Testing Center， Yancheng 224700， China）

Abstract： This study addresses the existing issues in the detection of heavy metals in agricultural products， exploring challenges related to the setting of detection limits， the standardization of instrumental analysis methods， and the reproducibility of detection results. Corresponding improvement measures are proposed， such as introducing new detection technologies， strengthening the standardization research of instrument analysis methods， and optimizing experimental conditions. These measures can effectively enhance the scientific nature of heavy metal detection in agricultural products and provide solid technical support for ensuring food safety.

Keywords： agricultural food; heavy metal detection; detection technology

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全事關(guān)國計民生，備受社會各界關(guān)注。我國出臺了《中華人民共和國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》《中華人民共和國食品安全法》等法律法規(guī)，對農(nóng)產(chǎn)品中重金屬限量做出了明確規(guī)定。然而，當前農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測仍存在檢測限值不合理、儀器分析方法標準化程度不高、檢測結(jié)果重現(xiàn)性差等問題，影響了檢測數(shù)據(jù)的準確性和可比性，不利于農(nóng)產(chǎn)品安全風險的科學評估[1]。本文對上述問題進行分析，并提出相應的改進措施與對策，以期為農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測提供參考。

1 農(nóng)產(chǎn)品重金屬概述

1.1 農(nóng)產(chǎn)品重金屬類別

農(nóng)產(chǎn)品中常見的重金屬污染物主要包括汞、鎘、鉛、砷等毒性較強的元素，且具有不同的化學性質(zhì)和毒理學特征。①硫族元素汞，由于具有特殊的液態(tài)金屬性質(zhì)，極易被生物富集并通過食物鏈放大。②過渡金屬元素鎘和鉛，具有較強的化學活性，易于在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化，通過根系吸收進入農(nóng)作物體內(nèi)。③類金屬元素砷，雖然嚴格意義上并非重金屬，但具有與重金屬類似的毒性效應，且廣泛存在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中。此外，鉻、鎳、鈷等過渡金屬也可通過污染土壤、灌溉水等途徑進入農(nóng)產(chǎn)品。這些重金屬元素在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的賦存形態(tài)多樣，如鎘主要以可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)等活性較高的形態(tài)存在，導致其在土壤-農(nóng)作物系統(tǒng)中的遷移能力較強；而汞則常以甲基汞等有機態(tài)形式存在，具有脂溶性，易被作物吸收和富集。農(nóng)產(chǎn)品重金屬污染問題涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方方面面，不同類別重金屬的環(huán)境化學行為和污染機制各異，需要采取針對性的管控和修復措施。

1.2 農(nóng)產(chǎn)品常見重金屬檢測技術(shù)

在選擇與應用農(nóng)產(chǎn)品中重金屬檢測技術(shù)時，需綜合考慮待測元素種類、樣品基質(zhì)、檢出限要求等因素。原子光譜法是重金屬分析檢測的重要技術(shù)手段，如石墨爐原子吸收光譜法具有檢出限低、精密度高等優(yōu)點，適用于痕量鎘、鉛的測定；電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry，ICP-OES）及電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）具有多元素同時測定、基體適應性強等特點，可用于食品中多種重金屬的快速篩查[2]。以水果蔬菜中汞的檢測為例，采用ICP-MS技術(shù)，通過優(yōu)化進樣方式和內(nèi)標選擇，可獲得與冷原子吸收光譜法相當?shù)臋z出限，同時避免了樣品汞的損失。

近年來，基于納米材料的新型光學和電化學傳感技術(shù)也逐漸應用于食品重金屬檢測領(lǐng)域，如利用金納米粒子的表面等離子體共振效應，構(gòu)建選擇性識別鎘離子的比色傳感器，實現(xiàn)了水產(chǎn)品中鎘的快速檢測；而基于離子印跡技術(shù)制備的分子印跡聚合物修飾電極，對鉛離子具有特異性識別作用，可用于果蔬及罐頭食品中鉛的高靈敏檢測。此外，生物傳感技術(shù)如適體傳感器也為食品重金屬檢測提供了新的思路，利用核酸適體與砷的特異性結(jié)合，可構(gòu)建高選擇性的砷離子熒光傳感器，為大米、飲用水等樣品中砷的現(xiàn)場快檢提供技術(shù)支撐。

2 農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測的現(xiàn)存問題

2.1 檢測限值設(shè)定不合理，影響風險評估

農(nóng)產(chǎn)品重金屬限量標準的科學性與合理性是保障食品安全和人體健康的前提。我國現(xiàn)行的食品安全國家標準GB 2762系列雖然對鎘、汞、砷、鉛等重金屬的限量值做出了明確規(guī)定，但在實際執(zhí)行過程中仍存在一些值得討論的問題。以水稻鎘污染為例，《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—

2022）中規(guī)定稻谷及其成品大米中鎘限量值為

0.2 mg·kg-1[3]，然而這一限值的科學性尚存爭議。有研究表明，在低鎘暴露水平下，大米中鎘含量與人體健康風險之間并非簡單的線性關(guān)系，盲目采用過于嚴格的限值標準可能并不利于農(nóng)產(chǎn)品的流通和貿(mào)易[3]。而對于水產(chǎn)品而言，由于我國海域、淡水水域生態(tài)環(huán)境差異較大，不同產(chǎn)地、不同品種水產(chǎn)品體內(nèi)汞的富集程度也存在顯著差異。將所有水產(chǎn)品的汞限量值籠統(tǒng)地設(shè)定為統(tǒng)一值，難以反映復雜多變的實際情況，可能低估或高估某些產(chǎn)品的健康風險。

2.2 儀器分析方法標準化程度不高

近年來，隨著農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題的日益凸顯，各種先進的儀器分析技術(shù)被廣泛應用于重金屬檢測領(lǐng)域。然而，不同儀器之間分析方法的標準化程度參差不齊，影響了檢測結(jié)果的準確性和可比性。以ICP-MS為例，盡管該技術(shù)靈敏度高、選擇性好，但在實際檢測中，樣品前處理方式、儀器參數(shù)設(shè)置、基體效應校正等因素都會顯著影響測定結(jié)果。目前ICP-MS測定食品中重金屬的前處理方法多樣，常見的消解方式有微波消解法、電熱板消解法等，但不同文獻報道的消解溫度、酸種與酸量等條件差異較大。同時，進樣霧化方式的選擇如同心霧化器和超聲霧化器，信號采集模式如標準模式和KED模式，也缺乏統(tǒng)一的標準規(guī)范[4]。類似地，對于形態(tài)分析而言，食品基質(zhì)復雜多變，目前缺乏系統(tǒng)、規(guī)范的形態(tài)提取和分離方法，且不同形態(tài)組分如Fe/Mn氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)等的操作定義尚不明確，導致不同實驗室間數(shù)據(jù)可比性差。

2.3 檢測結(jié)果重現(xiàn)性差，數(shù)據(jù)可比性低

重金屬檢測結(jié)果的重現(xiàn)性和可比性是評價分析方法可靠性的重要指標。在實際檢測工作中，影響農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測重現(xiàn)性的因素錯綜復雜，導致不同實驗室、不同批次間數(shù)據(jù)可比性差，這一問題亟待解決。以石墨爐原子吸收光譜法測定大米鎘含量為例，實驗過程中石墨管的型號與使用時間、進樣量、基體改進劑種類及用量、原子化溫度和時間等諸多因素都會影響鎘的吸光度測定值，若控制不當，容易引入較大的系統(tǒng)誤差。比較不同實驗室的鎘檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管各實驗室均采用《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》（GB 5009.15—2023）所規(guī)定的方法，但檢出限相差1個數(shù)量級以上，定量結(jié)果的相對標準偏差也高達15%以上[5]。針對痕量汞的檢測，汞在實驗過程中極易發(fā)生損失，因此對實驗條件的控制要求更為嚴格。研究表明，采用相同的冷原子吸收光譜法，不同型號的還原器、酸洗方式、載氣流量、吹脫時間等參數(shù)的細微差別，都可能導致汞的檢出限相差3倍以上[5]。

3 農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測技術(shù)的改進與策略

3.1 應用新型檢測技術(shù)提高檢測限值

針對目前農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測限值設(shè)定不夠合理，影響食品安全風險科學評估的問題，急需引入新型檢測技術(shù)，優(yōu)化檢測方法，提高檢測靈敏度和選擇性，從而為限量值的合理制定提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。例如，在傳統(tǒng)石墨爐原子吸收光譜法的基礎(chǔ)上，可采用化學改進、基體改進等策略提高鎘等重金屬元素的檢出限。通過在基體中加入硝酸鈀改進劑，可顯著提高鎘的吸光度響應，檢出限可降低近一個數(shù)量級。對于痕量汞的測定，可考慮采用金汞齊形成冷原子吸收光譜法，利用汞與金的絡(luò)合作用富集待測汞，將檢出限從ng·L-1水平降至pg·L-1水平。同時，在檢測方法的優(yōu)化過程中，還應注重工作曲線的線性范圍與檢測限值的匹配，確保在目標限量值附近有足夠的定量能力。例如在稻米鎘的檢測中，可通過優(yōu)化石墨爐溫度程序、基體改進劑種類等參數(shù)，使工作曲線的線性范圍覆蓋0.05～0.50 mg·kg-1，

為限量值0.2 mg·kg-1的合理性判定提供充分的數(shù)據(jù)支撐[2]。

3.2 加強儀器分析方法的標準化研究

農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測技術(shù)的標準化程度直接關(guān)系到檢測數(shù)據(jù)的準確性和可比性。以電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定食品中多種重金屬為例，樣品前處理和儀器參數(shù)設(shè)置的細微差別都可能引入較大的系統(tǒng)誤差。為提高ICP-MS法的標準化水平，可從樣品制備、儀器優(yōu)化、信號采集等環(huán)節(jié)入手，建立一套規(guī)范、統(tǒng)一的操作規(guī)程。在樣品前處理階段，應對不同食品基質(zhì)制定針對性的消解方案，如根據(jù)脂肪含量選擇適宜的酸種和酸量。同時，對消解溫度、時間等關(guān)鍵參數(shù)也需進行系統(tǒng)優(yōu)化，以兼顧檢測通量和數(shù)據(jù)質(zhì)量。進樣系統(tǒng)的選擇應綜合考慮基體適應性、進樣效率等因素，例如對于高鹽基體的海產(chǎn)品，采用惰性進樣系統(tǒng)可有效降低基體效應干擾。在儀器優(yōu)化環(huán)節(jié)，應重點關(guān)注離子透鏡電壓、碰撞池參數(shù)等與靈敏度密切相關(guān)的參數(shù)，通過系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化實驗，建立食品基體的最佳檢測條件。在信號采集階段，可利用同位素校正、基體匹配校正等策略，提高定量分析的準確度，并對不同信號采集模式進行對比評估，選擇最佳的采集參數(shù)組合。對于形態(tài)分析方法，應著重開展食品基質(zhì)中金屬形態(tài)提取和分離的系統(tǒng)研究，明確不同提取劑的選擇性、提取效率，并對提取溫度、時間等關(guān)鍵參數(shù)進行標準化，從而獲得可靠的形態(tài)組成數(shù)據(jù)。

3.3 優(yōu)化實驗條件以提高檢測結(jié)果重現(xiàn)性

重金屬檢測結(jié)果的重現(xiàn)性是保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制的關(guān)鍵。以石墨爐原子吸收光譜法為例，實驗過程中諸多因素都可能影響鎘等重金屬元素的測定值，導致不同批次間數(shù)據(jù)的可比性差。為提高檢測結(jié)果的重現(xiàn)性，可從樣品前處理、儀器條件優(yōu)化等環(huán)節(jié)著手，細化操作規(guī)程，降低人為誤差。在樣品消解階段，應統(tǒng)一消解溫度、酸種配比等參數(shù)，并對消解后的待測液及時分裝冷藏，盡量在短時間內(nèi)完成檢測，避免因消解產(chǎn)物不穩(wěn)定而引入誤差。在進樣過程中，微量進樣技術(shù)的規(guī)范化操作至關(guān)重要，可考慮采用自動進樣器替代人工進樣，提高進樣精度。對于不同批次的石墨管，應在相同實驗條件下系統(tǒng)評估靈敏度、重現(xiàn)性等指標，優(yōu)中選優(yōu)后再投入使用。

原子化階段的溫度控制也是影響檢測重現(xiàn)性的關(guān)鍵因素，可利用高精度溫度傳感器實時監(jiān)測原子化溫度，結(jié)合計算機程序?qū)崿F(xiàn)溫度的精確控制與自動反饋調(diào)節(jié)。此外，基體改進劑作為提高檢測靈敏度的有效手段，其使用量、加入方式等也應嚴格統(tǒng)一，確保不同實驗條件下的最佳使用效果。對于極易揮發(fā)的汞，實驗環(huán)境的控制顯得尤為重要，應在獨立封閉的實驗室內(nèi)開展汞的痕量檢測，并采用超凈工作臺等設(shè)施，最大限度降低環(huán)境因素的干擾。

4 結(jié)語

本研究深入分析了農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測領(lǐng)域存在的主要問題，并提出了切實可行的改進措施。通過優(yōu)化檢測技術(shù)和標準化操作流程，有望顯著提高檢測結(jié)果的準確性和重現(xiàn)性。未來，需進一步推動新型傳感技術(shù)的應用和標準化體系的建立，為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全提供更加可靠的保障，同時加強不同檢測方法之間的數(shù)據(jù)共享與比對，推動行業(yè)規(guī)范的持續(xù)完善。

參考文獻

[1]郭殿剛.食品重金屬檢驗樣品處理和檢驗方法研究[J].中國食品工業(yè)，2024（11）：104-106.

[2]宋方亮，梁盈，董界，等.機器學習預測食品重金屬檢測中銅離子對汞離子熒光信號的干擾[J].食品與機械，2024，40（5）：62-66.

[3]高海成.食品中重金屬檢測技術(shù)質(zhì)量控制的優(yōu)化路徑[J].中國食品，2024（10）：100-102.

[4]王潤.食品中痕量重金屬殘留快速檢測方法分析[J].品牌與標準化，2024（3）：28-30.

[5]王義平，蘇淑芳，袁亞蘭，等.納米材料在食品重金屬離子快速檢測中的應用研究進展[J].食品與機械，2024，40（4）：233-240.