比較兩種微波消解處理方式測(cè)定茶葉中的重金屬

張廷貴

【摘 要】 本文采用超高壓和常壓兩種不同的微波消解方式對(duì)四種茶葉進(jìn)行前處理，用石墨爐原子吸收法測(cè)定其重金屬鉛、鉻、鎘、鎳的含量。結(jié)果表明：①超高壓能完全消解樣品，消解所需的酸較少，比常壓消解更高效，更適合茶葉重金屬檢測(cè)樣品的前處理；②檢測(cè)紅悅樣品中鉛、鉻、鎘、鎳的回收率分別為98.3%～103.7%、98.7%～102.6%、99.7%～102.0%、95.9%～96.6%；RSD分別為0.4%～4.7%、0.1%～3.5%、 0.5%～4.6%、0.2%～4.4%；檢出限分別為0.058mg/Kg、0.064mg/Kg、0.008mg/Kg、0.13mg/Kg； ③ 四種茶葉檢測(cè)結(jié)果中鉛的含量：毛尖>紅悅和鐵觀音>水仙；鉻的含量：紅悅>毛尖>水仙>鐵觀音；鎘的含量：毛尖>紅悅>水仙>鐵觀音；鎳的含量： 紅悅>毛尖>鐵觀音>水仙。

【關(guān)鍵詞】 超高壓微波消解 原子吸收 重金屬

茶是歷史悠久、營(yíng)養(yǎng)豐富的天然健康飲料，全球的飲茶人數(shù)有超過20億[1]。隨著環(huán)境的日益污染，茶葉中含有鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）和鎳（Ni）等毒性較大的重金屬含量水平也隨之增加，直接影響到飲茶人的健康安全[2]。因此，準(zhǔn)確測(cè)定茶葉中的重金屬鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、鎳（Ni）含量具有重要意義。

目前原子吸收光譜法是檢測(cè)茶葉中重金屬含量最常用的一種方法[3-6]。檢測(cè)方法的前處理方式不同，檢測(cè)結(jié)果差異顯著[7-8]。檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，采用常壓消解的前處理方式并不能完全消解樣品，消解后的樣品中還有少量的顆粒沉淀物，而且消解所需的酸量大，采用超高消解前處理樣品所需酸量少。本文主要比較超高壓微波消解和常壓微波消解兩種前處理方式，用原子吸收光譜法測(cè)定四種不同品種茶葉中鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、鎳（Ni）的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品與試劑

從市場(chǎng)上隨機(jī)抽取四個(gè)不同品種的茶葉，分別為湖北毛尖、安溪鐵觀音、南平紅悅、漳平水仙茶。

10mg/L的Pb、Cr、Cd、Ni標(biāo)準(zhǔn)溶液、10000mg/L硝酸鈀基體改進(jìn)劑、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)灌木枝葉（GBWO7602，GSV-1）、100000mg/L磷酸二氫氨基體改進(jìn)劑（美國(guó)PE公司）、65%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硝酸、35%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）過氧化氫、36%～38%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鹽酸和48%～51%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）氫氟酸，（優(yōu)級(jí)純，德國(guó)MERCK公司）；氬氣（純度99.999%）；超純水（電阻率≥800kΩ）。

1.2 儀器及主要參數(shù)

MARS-5微波消解儀（美國(guó)CEM公司）（配常壓和超高壓消解罐），主要工作參數(shù)見表1和表2。AA240Z原子吸收光譜儀（瓦里安公司），配備THGA石墨爐，主要工作參數(shù)見表3。Al204電子分析天平[感量0.0001g，梅特勒托利多儀器（上海）有限公司]。DKQ-4型智能控溫電加熱器（上海微波化學(xué)科技有限公司）。

1.3 樣品的前處理

準(zhǔn)確稱取兩組經(jīng)烘干（40℃，5h）研磨過篩（40目）的四種茶葉樣品0.2g，分別置于常壓消解罐和超高壓消解罐中。常壓消解罐中依次加5ml硝酸，1ml過氧化氫，1ml鹽酸，1ml氫氟酸，冷卻至室溫，蓋上消解罐蓋，置于常壓微波消解儀中進(jìn)行微波消解。超高壓消解罐中依次加4ml硝酸，1ml過氧化氫，0.5ml鹽酸，0.5ml氫氟酸，置于超高壓微波消解儀中進(jìn)行微波消解。待溫度降至室溫后取出消解罐，置于智能控溫電加熱器中趕酸，在130℃條件下，加熱趕酸至約0.5ml。將試樣溶液轉(zhuǎn)移至50ml塑料容量瓶中，用超純水沖洗消解罐3-4次，清洗液一并轉(zhuǎn)移至容量瓶中，然后用超純水定容至50ml，搖勻后得試樣液，同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 方法的精密度

按1.3中超高壓消解方式處理和測(cè)試紅悅樣品，平行實(shí)驗(yàn)7次，計(jì)算含量及7次測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為1.32%～5.03%，結(jié)果見表4。

2.2 樣品的回收率

稱取以上精密度測(cè)試所用的紅悅樣品0.2g，加入計(jì)算量的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.3中超高壓消解方式處理樣品，測(cè)得鉛的回收率為98.3%～101.3%、鉻的回收率為96.0%～100.5%、鎘的回收率為95.0%～ 97.5%、鎳的回收率為99.6%～100.1%，結(jié)果見表5。

2.3 樣品的方法檢出限

按1.3所述方法制備空白溶液并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，平行實(shí)驗(yàn)11次，得Pb、Cr、Cd、Ni的標(biāo)準(zhǔn)偏差SD分別為0.0003、0.0010、0.0003、 0.0001，根據(jù)方法檢出限=3×SD/標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率，得Pb、Cr、Cd、Ni的方法檢出限為0.008～0.13mg/Kg，結(jié)果見表6。

2.4 監(jiān)測(cè)物質(zhì)灌木枝葉（GBWO7602，GSV-1）的Pb、Cr、Cd、Ni含量測(cè)定

稱取灌木枝葉（GBWO7602，GSV-1）0.2g，按1.3方法處理和檢出其Pb、Cr、Cd、Ni的含量，結(jié)果見表7。從表7可以看出，監(jiān)測(cè)樣灌木枝葉的測(cè)定值接近標(biāo)準(zhǔn)值，可見該檢測(cè)方法能滿足檢測(cè)要求。

2.5 樣品處理方法討論

常壓微波消解中，樣品與試劑在消解罐中加熱到190℃，雖能大量的除去干擾物，但茶葉基體成分比較復(fù)雜，含有3.5～7.0%的無機(jī)物和93～96.5%的有機(jī)物[10]，未能完全除去干擾物，直接影響到檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量和水平。有學(xué)者指出即使經(jīng)過微波消解，樣品中有機(jī)碳的殘留仍然高達(dá)15%[11]。超高壓微波消解樣品時(shí)間短，消解結(jié)果完全。超高壓消解處理樣品所測(cè)得重金屬含量更高，見表8、9、10和11，可見，超高壓消解比常壓消解更完全，更適合茶葉樣品重金屬檢測(cè)的前處理。

2.6 檢測(cè)結(jié)果

本次實(shí)驗(yàn)從市場(chǎng)隨機(jī)抽取4種不同品種茶葉，分別是湖北毛尖、安溪鐵觀音、南平紅悅、漳平水仙茶，經(jīng)過超高壓消解方式處理后所測(cè)得的樣品重金屬含量結(jié)果見表12。由表12可以看出，四種茶葉檢測(cè)結(jié)果中鉛的含量：毛尖>紅悅和鐵觀音>水仙；鉻的含量：紅悅>毛尖>鐵觀音>水仙；鎘的含量：毛尖>紅悅>水仙>鐵觀音；鎳的含量：紅悅>毛尖>鐵觀音>水仙。endprint

3 結(jié)語

（1）試驗(yàn)從精密度、加標(biāo)回收率、方法檢測(cè)限檢的結(jié)果可以看出該檢測(cè)方法具有測(cè)量準(zhǔn)確度高，數(shù)據(jù)可靠，可用于茶葉中鉛、鉻、鎘、鎳重金屬含量的檢測(cè)。（2）超高壓微波消解方式更適合茶葉樣品的前處理。（3）從檢測(cè)結(jié)果中可以看出4個(gè)不同品種茶葉中鉛的含量：毛尖>紅悅和鐵觀音>水仙；鉻的含量：紅悅>毛尖>水仙>鐵觀音；鎘的含量：毛尖>紅悅>水仙>鐵觀音；鎳的含量：紅悅>毛尖>鐵觀音>水仙。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯芳.茶葉中重金屬檢測(cè)研究概述[J].洛陽理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010.20：103-107.

[2]魯照玲，姚洪，陳建敏.ICP-MS對(duì)茶葉中6種重金屬定量分析方法的研究[J].分析儀器，2012.4：65-70.

[3]范芳，朱惠輝，戴廷燦.用石墨爐原子吸收法測(cè)定茶葉中鉛的含量[J].江西農(nóng)業(yè)科技，2003.10：4-5.

[4]殷鋼.微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定茶葉中的鉛[J].江蘇預(yù)防醫(yī)學(xué)，2009.20（2）：69-70.

[5]林捷，鄭艷影，柯華等.茶葉中鉛和銅的微波消解-原子吸收測(cè)定法[J].職業(yè)與健康，2004.20（6）：43-44.

[6]余磊，彭湘君，李銀保等.原子吸收光譜法測(cè)定茶葉中7種微量元素[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2006.23（5）：962-965.

[7]Shailini Ashoka，Barrie M Peake，Graeme Bremner，eta1.Comparison of digestion methods for ICP—MS determination of trace elements in fishtissues[J].Analytica Chimica Acta，2009，653：191—199.

[8]Akira 1washita，Tsunenori Nakajima，Hirokazu Takanashi，eta1.Effect of pretreatment conditions on the determination of major and trace elements in coal flyash using ICP—AES[J].Fuel，2006，85：257—263.

[9]劉秀彩，陳昱等.卷煙中砷、鉛、鉻、鎘、鎳的石墨爐原子吸收測(cè)定[J]中國(guó)煙草科學(xué)，2011.32（1）：71-73.

[10]Kumar A，Nair A G C，Reddy A V R，Garg A N.Availability of essential elements in Indian and US teabrands[J].Food Chemistry，2005，（89）：441—448.

[11]Juliana S F Pereira，Diogo P Moraes，F(xiàn)abiane G Antes，et a1.Determination of metals and metalloids in light and heavy crude oil by ICP—MS after digestion by mierowaveinduced combustion [J].Microchemical Journal，2010，96：4—11.endprint

3 結(jié)語

（1）試驗(yàn)從精密度、加標(biāo)回收率、方法檢測(cè)限檢的結(jié)果可以看出該檢測(cè)方法具有測(cè)量準(zhǔn)確度高，數(shù)據(jù)可靠，可用于茶葉中鉛、鉻、鎘、鎳重金屬含量的檢測(cè)。（2）超高壓微波消解方式更適合茶葉樣品的前處理。（3）從檢測(cè)結(jié)果中可以看出4個(gè)不同品種茶葉中鉛的含量：毛尖>紅悅和鐵觀音>水仙；鉻的含量：紅悅>毛尖>水仙>鐵觀音；鎘的含量：毛尖>紅悅>水仙>鐵觀音；鎳的含量：紅悅>毛尖>鐵觀音>水仙。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯芳.茶葉中重金屬檢測(cè)研究概述[J].洛陽理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010.20：103-107.

[2]魯照玲，姚洪，陳建敏.ICP-MS對(duì)茶葉中6種重金屬定量分析方法的研究[J].分析儀器，2012.4：65-70.

[3]范芳，朱惠輝，戴廷燦.用石墨爐原子吸收法測(cè)定茶葉中鉛的含量[J].江西農(nóng)業(yè)科技，2003.10：4-5.

[4]殷鋼.微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定茶葉中的鉛[J].江蘇預(yù)防醫(yī)學(xué)，2009.20（2）：69-70.

[5]林捷，鄭艷影，柯華等.茶葉中鉛和銅的微波消解-原子吸收測(cè)定法[J].職業(yè)與健康，2004.20（6）：43-44.

[6]余磊，彭湘君，李銀保等.原子吸收光譜法測(cè)定茶葉中7種微量元素[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2006.23（5）：962-965.

[7]Shailini Ashoka，Barrie M Peake，Graeme Bremner，eta1.Comparison of digestion methods for ICP—MS determination of trace elements in fishtissues[J].Analytica Chimica Acta，2009，653：191—199.

[8]Akira 1washita，Tsunenori Nakajima，Hirokazu Takanashi，eta1.Effect of pretreatment conditions on the determination of major and trace elements in coal flyash using ICP—AES[J].Fuel，2006，85：257—263.

[9]劉秀彩，陳昱等.卷煙中砷、鉛、鉻、鎘、鎳的石墨爐原子吸收測(cè)定[J]中國(guó)煙草科學(xué)，2011.32（1）：71-73.

[10]Kumar A，Nair A G C，Reddy A V R，Garg A N.Availability of essential elements in Indian and US teabrands[J].Food Chemistry，2005，（89）：441—448.

[11]Juliana S F Pereira，Diogo P Moraes，F(xiàn)abiane G Antes，et a1.Determination of metals and metalloids in light and heavy crude oil by ICP—MS after digestion by mierowaveinduced combustion [J].Microchemical Journal，2010，96：4—11.endprint

3 結(jié)語

（1）試驗(yàn)從精密度、加標(biāo)回收率、方法檢測(cè)限檢的結(jié)果可以看出該檢測(cè)方法具有測(cè)量準(zhǔn)確度高，數(shù)據(jù)可靠，可用于茶葉中鉛、鉻、鎘、鎳重金屬含量的檢測(cè)。（2）超高壓微波消解方式更適合茶葉樣品的前處理。（3）從檢測(cè)結(jié)果中可以看出4個(gè)不同品種茶葉中鉛的含量：毛尖>紅悅和鐵觀音>水仙；鉻的含量：紅悅>毛尖>水仙>鐵觀音；鎘的含量：毛尖>紅悅>水仙>鐵觀音；鎳的含量：紅悅>毛尖>鐵觀音>水仙。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯芳.茶葉中重金屬檢測(cè)研究概述[J].洛陽理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010.20：103-107.

[2]魯照玲，姚洪，陳建敏.ICP-MS對(duì)茶葉中6種重金屬定量分析方法的研究[J].分析儀器，2012.4：65-70.

[3]范芳，朱惠輝，戴廷燦.用石墨爐原子吸收法測(cè)定茶葉中鉛的含量[J].江西農(nóng)業(yè)科技，2003.10：4-5.

[4]殷鋼.微波消解-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定茶葉中的鉛[J].江蘇預(yù)防醫(yī)學(xué)，2009.20（2）：69-70.

[5]林捷，鄭艷影，柯華等.茶葉中鉛和銅的微波消解-原子吸收測(cè)定法[J].職業(yè)與健康，2004.20（6）：43-44.

[6]余磊，彭湘君，李銀保等.原子吸收光譜法測(cè)定茶葉中7種微量元素[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2006.23（5）：962-965.

[7]Shailini Ashoka，Barrie M Peake，Graeme Bremner，eta1.Comparison of digestion methods for ICP—MS determination of trace elements in fishtissues[J].Analytica Chimica Acta，2009，653：191—199.

[8]Akira 1washita，Tsunenori Nakajima，Hirokazu Takanashi，eta1.Effect of pretreatment conditions on the determination of major and trace elements in coal flyash using ICP—AES[J].Fuel，2006，85：257—263.

[9]劉秀彩，陳昱等.卷煙中砷、鉛、鉻、鎘、鎳的石墨爐原子吸收測(cè)定[J]中國(guó)煙草科學(xué)，2011.32（1）：71-73.

[10]Kumar A，Nair A G C，Reddy A V R，Garg A N.Availability of essential elements in Indian and US teabrands[J].Food Chemistry，2005，（89）：441—448.

[11]Juliana S F Pereira，Diogo P Moraes，F(xiàn)abiane G Antes，et a1.Determination of metals and metalloids in light and heavy crude oil by ICP—MS after digestion by mierowaveinduced combustion [J].Microchemical Journal，2010，96：4—11.endprint