玉米粉中有害重金屬元素的電感耦合等離子體質(zhì)譜分析

摘要：采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析了魯中地區(qū)玉米粉中砷、鉻、鎘、汞、鉛等5種有害重金屬元素含量。以碰撞/反應(yīng)池技術(shù)有效消除多原子離子干擾。以茶葉標準物質(zhì)作為過程監(jiān)控樣品，測定結(jié)果與認定值相符合，相對標準偏差（n=5）小于10%。玉米實際樣品的標準加入回收率為99.3%～106.7%。

關(guān)鍵詞：玉米粉；有害重金屬元素；多原子離子干擾；電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）

中圖分類號：O657.63 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）24-6151-02

隨著現(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，土壤污染導(dǎo)致農(nóng)作物中重金屬污染問題日益嚴重。從生態(tài)環(huán)境中吸收的重金屬不僅影響玉米的生長和產(chǎn)量[1]，而且通過食物鏈的循環(huán)，也影響著人類健康與生態(tài)安全。玉米是我國主要糧食作物，相關(guān)研究[1]探討了若干微量有益元素對玉米生理代謝指標和產(chǎn)量影響，對特定地域、特定品種玉米子實中某些功能微量元素[2-4]及重金屬元素分布特征研究具有重要的參考價值，諸多分析手段和方法[5-7]被應(yīng)用于相關(guān)的研究當中。本試驗采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），同時分析了魯中地區(qū)玉米粉中砷、鉻、鎘、汞、鉛等5種有害重金屬元素的含量，以期為評價農(nóng)產(chǎn)品中微量元素提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以魯中地區(qū)2012年產(chǎn)玉米作為試驗樣品。

樣品充分清洗干凈后，經(jīng)過晾干及適當粉碎程序后，放入80 ℃烘箱中烘干36 h，再移至瑪瑙質(zhì)研缽中研磨至120目以下，存儲備用。

1.2 試劑與儀器

砷、鉻、鎘、汞、鉛等元素單標準溶液（購自國家標準物質(zhì)中心），高純硝酸由優(yōu)級純硝酸經(jīng)亞沸蒸餾器蒸餾而成。試驗用水為去離子水，茶葉成分標準物質(zhì)（GBW07605）購于國家標準物質(zhì)中心。

MARS60微波消解儀（美國CEM公司），7500ce型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國Agilent公司）。

1.3 方法

1.3.1 前處理及測定 玉米及茶葉樣品經(jīng)烘干干燥后，準確稱取0.2 g樣品于100 mL氟塑料消解灌內(nèi)，加少許水潤濕后，加10 mL高純硝酸，并于密封的微波消解儀中消解。采用程序升溫步驟：第一階段在6 min內(nèi)由室溫升溫至100 ℃并維持2 min；第二階段在4 min內(nèi)升溫至140 ℃并維持2 min；第三階段在3 min內(nèi)升溫至165 ℃并維持30 min。待樣品完全冷卻后取出，用水稀釋并定容至50 mL，以10 mL高純濃硝酸按同法做空白試驗。每個待測樣品、監(jiān)控標準物質(zhì)以及樣品空白平行做5份，計算平均值和RSD。

1.3.2 儀器條件 最適宜的儀器工作參數(shù)：射頻功率和采樣深度分別為1 500 W和8.9 mm，炬管高度0.1 mm，載氣流速（Ar）和輔助氣流速（Ar）分別為0.91 L/min和0.20 L/min，氦氣流速是5.3 mL/min。

1.3.3 標準曲線 由砷、鉻、鎘、汞、鉛單標準溶液配制成5 μg/g的混合儲備液，再逐級稀釋為濃度分別為0、0.5、2、10、50、100 ng/g的標準溶液系列，以2%（V/V）硝酸溶液為溶液介質(zhì)。通過儀器調(diào)諧，得到最適宜的儀器分析條件，按步驟建立5種元素的定量分析方法。按濃度由低到高的順序依次測定系列標準溶液，以50 ng/g的In、Rh為雙內(nèi)標監(jiān)控，建立標準工作曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 元素干擾的消除及條件優(yōu)化

在電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析中，除了同質(zhì)異位素重疊外，多原子離子干擾問題最為嚴重。上述5種待測元素中，如38Ar37Cl對75As，40Ar12C對52Cr，95Mo16O對111Cd，192Pd16O對208Pb的干擾，都會影響測試的準確性。本試驗采用干擾方程校正法[8]和碰撞/反應(yīng)池技術(shù)消除質(zhì)譜干擾。

ICP-MS的碰撞池技術(shù)是利用動能歧視效應(yīng)消除干擾，采用氦氣（He）作為碰撞氣體。在靈敏度調(diào)諧界面選中碰撞/反應(yīng)氣模式后，選擇待測、干擾離子檢測質(zhì)量數(shù)（如選擇75 aum測量As和ArCl），分別運行空白溶液和待測溶液，通過碰撞氣體流量的程序變化，得到隨碰撞氣體流量變化的背景等效濃度（BEC）變化曲線，曲線最低處對應(yīng)的氣體流量為He最佳流量5.3 mL/min。在此條件下，背景信號比普通模式降低10倍以上，消除多原子離子對待測目標元素的干擾。

2.2 標準工作曲線

分別測定標準空白溶液和梯度標準溶液，得到上述5種溶液的標準工作曲線。工作曲線的線性范圍、線性方程見表1，相關(guān)系數(shù)為0.999 6～0.999 9。

2.3 實際樣品分析結(jié)果

以茶葉標準物質(zhì)（GBW07605）作為過程監(jiān)控樣品，通過預(yù)先設(shè)定的定量方法測定5種微量元素，結(jié)果見表2和表3。由結(jié)果可知，測定值與參考值具有較好的一致性，每個樣品平行做5次，相對標準偏差小于10%；同時對玉米粉樣品進行加標回收試驗，除汞因為容器壁吸附導(dǎo)致回收率降低外，其他4個元素回收率為99.3%～106.7%，表明該方法適用于玉米樣品中砷、鉻、鎘、汞、鉛等有害重金屬元素分析。

3 小結(jié)

本試驗采用帶有八極桿碰撞池的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，同時分析了魯中地區(qū)玉米粉樣品中的砷、鉻、鎘、汞、鉛5種有害重金屬元素含量，標準監(jiān)控樣品分析結(jié)果的準確度符合規(guī)定要求，實際樣品的加標回收率良好，表明所建立的分析方法可應(yīng)用于玉米等生物樣品中的有害重金屬元素分析。

參考文獻：

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