電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時測定渝東南某礦區(qū)大米中的15種元素

冉 俊

（重慶市黔江食品藥品檢驗所，重慶 409000）

我國作為稻米生產(chǎn)大國及食用大國，每天約有60 %以上的人通過食用稻米來獲得所需的營養(yǎng)。與其他糧食作物相比，水稻更易受到重金屬的污染，因水稻生長于水中，金屬離子易溶于水而被水稻吸收，積累在水稻籽粒中，對人類健康產(chǎn)生嚴重威脅[1-3]。近年，由于工業(yè)“三廢”的排放、城市生活污水和垃圾污染及含有重金屬的農(nóng)藥、化肥的不合理使用，導致農(nóng)田土壤的重金屬含量日益增高，這不僅破壞生態(tài)環(huán)境，且會產(chǎn)生一系列農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全問題。因此，本文參考有關(guān)食品中多元素的測定方法標準[4]及相關(guān)文獻采用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定礦區(qū)周邊50批次大米中的15種元素的含量，并進行了方法學驗證，為該礦區(qū)大米質(zhì)量控制提供一定的實驗依據(jù)。

1 儀器與材料

1.1 儀器

NexION350X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國PerkinElmer公司）；Milli-Q純水機（美國密理博公司）；CEM MARS6微波消解儀（美國培安）；BHW-09C趕酸器（中國博通）；BS224S萬分之一電子天平（德國賽多利斯）。

1.2 試劑與試藥

硝酸（川東化工，優(yōu)級純）；標準溶液：多元素標準溶液（100 μg/ml，美國PerkinElmer公司），質(zhì)譜調(diào)諧液：Be，Ce，F(xiàn)e，In，Li，Mg，Pb，U（1 μg/ml，美國PerkinElmer公司），混合內(nèi)標溶液：Bi，Ge，In，Li，Sc，Y（10 μg/ml，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；標準參照物質(zhì)：大米粉[標準物質(zhì)編號：GBW（E）100194，中國計量科學研究院]；大米粉[標準物質(zhì)編號：GBW（E）100349，鋼鐵研究院]；嬰幼兒米粉（標準物質(zhì)編號：CFAPA-QC249A-3，大連中食國實）。

1.3 樣品來源

本研究于2018年的收獲季節(jié)，通過田間現(xiàn)場抽樣和向周邊農(nóng)戶購買的抽樣方式，共選取50批次，每批次樣品保證干燥后籽?？偭? kg以上[5]。

2 方法與結(jié)果

2.1 樣品處理

稻谷樣品用脫殼機脫殼，然后通過磨樣機磨成粉末，儲于干凈塑料袋中備用。稱取0.3～0.5 g樣品，消解過程按國標GB5009.268-2016 食品安全國家標準 多元素的測定[4]第一法中微波消解法進行，最后定容至25 ml。

表1 微波消解程序

2.2 儀器條件的優(yōu)化

條件優(yōu)化以靈敏度、氧化物和雙電荷產(chǎn)率為考察指標，通過儀器設(shè)置的調(diào)諧程序，用10 μg/L調(diào)諧溶液優(yōu)化儀器參數(shù)，優(yōu)化的工作參數(shù)見表2。

表2 ICP-MS工作參數(shù)

2.3 干擾與消除

根據(jù)文獻[6-7]，ICP-MS分析過程中受到的主要干擾有同質(zhì)異位素干擾、氧化物離子干擾、雙電荷離子干擾及由載氣和水溶液基體中的其他原子構(gòu)成的復合離子的干擾。對于測定元素的同位素選擇，以選擇測定同位素的最大豐度值為原則，避免選用多原子干擾和同量異位素重疊。

對于多原子（分子）離子的干擾，本法采用碰撞/反應(yīng)池技術(shù)進行消除，有報道[8]稱在碰撞模式下，元素的MS強度無明顯降低。針對不同的目標元素及不同的樣品基體，分別建立消除干擾的不同反應(yīng)條件。

對于非MS干擾，內(nèi)標法是ICP-MS測定的必備校正方法[9]。本法加入100 μg/L內(nèi)標溶液，用于監(jiān)測和校正測定過程信號短期或長期的漂移，并對基體效應(yīng)進行校準。

考慮到樣品中待測元素的穩(wěn)定性及高酸度對儀器的使用壽命的影響，本實驗參考文獻和標準規(guī)定[4,10]，選擇在5 %的硝酸體系中進行測定。

2.4 線性關(guān)系及檢出限

測定樣品空白溶液（n=11），按國際純理論和應(yīng)用化學聯(lián)合會（IUPAC）的規(guī)定，計算方法的檢出限，檢出限為0.000～0.099 μg/L；具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)（r）為0.9991～0.9999，結(jié)果見表3。

表3 待測元素的線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限

2.5 標準物質(zhì)分析

選擇標準物質(zhì)大米粉[GBW（E）100194]、大米粉[GBW（E）100349]、嬰幼兒米粉（CFAPAQC249A-3）進行測定，結(jié)果與標準值基本相符，表明所建立方法可靠，結(jié)果見表4。

表4 標準物質(zhì)測定結(jié)果

2.6 精密度與回收率

選擇實際樣品，分別加入高低不同濃度的15種元素標準溶液，分別進行加標測定，計算被測元素的平均回收率在81.6 %～107.6 %之間，回收率較好；另選取濃度為10 μg/L的溶液，平行測定7次，得RSD為1.0 %～3.8 %，結(jié)果見表5。

2.7 樣品分析

按上述方法對渝東南某礦區(qū)的50批大米進行檢測分析，測定結(jié)果見表6。

3 討論

本文建立的測定礦區(qū)大米中15種元素的方法準確、快速、靈敏，具有操作簡便、省時等特點，對于工作量大和樣品多的單位，將大大提高工作效率，適用于大米中多種元素的同步分析檢測。

表5 各元素精密度實驗結(jié)果

表6 50批次樣品檢測分析結(jié)果

本次研究選取該礦區(qū)周邊家庭農(nóng)戶中大米作為研究對象，整體質(zhì)量情況較為可觀，但不能排除樣本的偶然性，加上樣本數(shù)量有限，其代表性相對局限；各元素對健康風險的影響方面研究不夠，且農(nóng)作物對重金屬的吸附是一個漫長的過程，此次試驗結(jié)果反映出該區(qū)域有不同程度的常規(guī)污染情況，存在一定健康風險。