石墨爐原子吸收法測定稻谷中鎘含量前處理方法比較

張瑞莉，郭家柱，肖開德，雒 芳，徐 鵬，李守星

（1.中儲糧云南分公司糧油質量監督檢查中心，云南昆明 650100；2.中國儲備糧管理集團有限公司云南分公司，云南昆明 650228）

糧食不僅為人類提供最基本的能量，是人類賴以生存的物質基礎，更是關系到國家經濟發展和社會穩定的重要戰略物質。中國是糧食的生產大國，也是糧食的消費大國，全國有60%以上人口食用稻米。因此，稻谷的食品安全問題值得關注[1-2]。稻谷中的鉛、鎘、汞、砷等重金屬超標和污染問題最近越來越受到人們的關注。其中，鎘是一種毒性很強的重金屬，其化合物也大多屬毒性物質。鎘較其他重金屬更容易被農作物、蔬菜、稻米吸收[3]。鎘是蓄積性的毒物，金屬鎘可以通過消化道與呼吸道進入體內，機體即使攝入很微量的鎘，也會蓄積在人體的腎臟和肝臟內，對人體產生危害，引發免疫系統等方面的病變[4-6]。因此，鎘的安全攝入問題已引起世界各國的關注。

目前，鎘的檢測方法主要有石墨爐原子吸收光譜法、火焰原子吸收光譜法、比色法及電感耦合高頻等離子體質譜法等方法。石墨爐原子吸收光譜法測定鎘具有試劑用量小、檢測樣品速度快、靈敏度高、操作簡單等優點，是目前應用比較廣泛的分析方法，但關鍵之處是樣品的前處理。采用干法灰化、濕法消解和微波消解3 種前處理方法提取稻谷樣品中的鎘含量，用石墨爐原子吸收光譜法測定其含量，重點比較3 種不同前處理方法的優缺點。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

1.1.1 主要儀器

AA-7000 型原子吸收分光光度計，島津國際貿易（上海） 有限公司產品；馬弗爐、可調式電熱板、MDS-15 型微波消解儀，上海新儀微波化學科技有限公司產品；電子天平（萬分之一）、超純水器、礱谷機。

1.1.2 試驗材料與試劑

GBW（E）100360 大米標準物質（0.22±0.02 mg/kg），鋼鐵研究總院分析測試研究所提供；GBW（E）080119鎘標準儲備液（1 000 g/mL），中國計量科學研究所提供。

試驗試劑：硝酸、高氯酸、過氧化氫（質量分數30%）、硝酸（1%）；混合酸：硝酸+ 高氯酸（9+1）；所有試劑均為分析純。試驗所用玻璃和塑料器皿均使用硝酸溶液（1+4） 浸泡24 h 以上，用去離子水沖洗干凈后方可使用。

1.1.3 樣品前處理

稱取除雜的稻谷樣品進行脫殼、粉碎處理，過40 目篩，混合均勻后裝入潔凈的塑料樣品瓶中備用。

1.1.4 試驗方法

（1） 干法灰化。稱取約0.4 g 樣品（精確至0.000 1 g） 于潔凈的瓷坩堝內，在可調式電爐上將樣品炭化至無煙后，將坩堝移入馬弗爐內，在500 ℃條件下灰化6 h 時，取出冷卻；若樣品未完全灰化，于坩堝中加入0.5 mL 混合酸，在電爐上小火蒸干，移入馬弗爐中500 ℃繼續灰化1 h，冷卻，直至樣品灰化完全，成灰白色，若還未灰化完全，可重復上述步驟（所有樣品加混合酸的量和次數保持一致）。冷卻后，用硝酸溶液（1%） 將灰分溶解，轉移至25 mL 容量瓶內，用少量硝酸溶液（1%） 洗滌坩堝3 次，移至容量瓶內，用1%的硝酸溶液進行定容，搖勻后備用。同時需做空白試驗。

（2） 濕法消解。處理方法與國家標準方法相同，不再贅述。

（3） 微波消解。稱取約0.4 g 樣品（精確至0.000 1 g） 于微波消解罐內，加入5 mL 濃硝酸和2 mL 過氧化氫。微波消解已確定最佳使用條件，具體設置見表1。消解結束后，靜置冷卻緩慢打開消解罐，消化液應呈淡黃色或是無色，120 ℃條件下加熱趕酸至約1 mL，用少量質量分數為1%的硝酸溶液沖洗消解罐2～3 次，然后將溶液轉移至25 mL 容量瓶中，并用少量1%的硝酸溶液定容至刻度，混勻備用。同時需做空白試驗。

1.1.5 儀器工作條件

微波最佳消解程序見表1。

表1 微波最佳消解程序

試驗采用原子吸收分光光度計測定鎘含量的工作條件為波長228.8 nm，光譜寬帶0.5 nm，燈電流0.8 mA，進樣量20 L，無基體改進劑，測量方式為峰面積；背景校正為氘燈扣背景。

石墨爐升溫程序見表2。

2 結果與分析

2.1 標準曲線的繪制

表2 石墨爐升溫程序

取鎘標準溶液，按照國標方法配置成質量濃度為3.0 ng/mL 標準曲線溶液，放到自動進樣器中，在儀器中設定好程序，自動稀釋到質量濃度分別為0，0.5，1.0，1.5，2.0 ng/mL 制作標準曲線。標準曲線顯示相關系數為0.997。

2.2 3 種前處理方法的驗證試驗

采用3 種不同的前處理方法對大米標準物質（0.22±0.02 mg/kg） 中的鎘含量進行測定。

不同前處理方法的檢測結果見表3。

表3 不同前處理方法的檢測結果

從表3 可以看出，采用3 種不同的前處理方法對大米標準物質進行測定，檢測結果均在標準值的不確定度范圍內，表明3 種前處理方法均能獲得較好的測試結果。

2.3 不同前處理的加標回收試驗

在同一稻谷樣品里加入質量濃度為100 ng/mL 的鎘標準使用液，每個樣品加標量均為1 mL，分別用3 種前處理方法進行試驗，測定回收率。

加標回收試驗檢測結果見表4。

表4 加標回收試驗檢測結果

從表4 可以看出，采用3 種前處理方法對同一樣品做加標回收試驗，回收率均為85%～115%，均能滿足加標回收試驗的要求。

2.4 3 種前處理方法的比較

從表3 和表4 的檢測結果顯示，采用3 種不同的前處理方法測定稻谷中鎘含量，均能獲得較好的測定結果?，F將3 種處理方法的試劑用量、消化時間和試劑空白值等進行比較，分析不同方法的優缺點。

3 種前處理方法優缺點比較見表5。

表5 3 種前處理方法優缺點比較

3 結論

通過不同前處理試驗表明，3 種方法都能獲得很好的檢測結果，測定大米標準物質的結果都在其不確定度的范圍內，加標回收率分別為88.8%，86.2%和93.2%，滿足加標回收試驗的要求。3 種前處理方法各有優缺點：干法灰化具有試劑用量小、操作簡單、空白值低的優點，但存在高溫下鎘容易與器皿發生黏滯，易造成損失的缺點；濕法消解在于前處理方法比較簡單，適合大批量處理樣品的優點，但存在試劑用量大、空白值高、易造成污染的缺點；微波消解有消耗試劑小、空白值低等優點，但存在需要嚴格控制溫度的缺點。3 種不同處理方式都可以滿足日常工作中稻谷鎘含量的檢測，可以根據實驗室條件選擇適當的前處理方法。