衡水湖周边小麦中重金属铅含量的测定

曹利慧

（衡水学院化学化工学院 河北衡水 053000）

前言 :随着工业化进程的加快和城市现代化的不断发展，生态环境质量严重恶化。近年来重金属污染事件不断出现，引起了人们对重金属危害的关注。铅是一种危害极大的重金属元素，且具有神经毒性,在人体内不但没有任何正面生理功能，反而对人体的负面影响也非常严重，对人体只有毒害作用[1]。铅主要损害人体的神经系统、造血系统、消化系统、肾脏和免疫系统，降低肌体抵抗力，其引起的智力损害是不可逆转的。自然界中铅以食物链的方式进入人体，人体铅的主要来源是粮食。我国NY861-2004 标准中规定粮食及其制品中铅限量为0.4mg/kg，快速准确的测定粮食中铅含量有利于食品卫生安全的有效控制[2]。

粮食生长过程中的土壤环境是影响粮食铅含量的一个重要因素[3]。衡水湖是国家级湿地生态系统的自然保护区，其周边具有丰富的水源，沙、壤等，主要作物有小麦、玉米、棉花、大豆等。本课题以衡水湖周边的主要作物小麦为研究对象，以紫外-可见分光光度法为检测方法，二甲酚橙作为显色剂，用Pb-XO-CTMAB 三元络合体系来进行重金属铅的含量测定。其测定结果不但有利于食品卫生安全的有效控制，还可以监测衡水湖周边土壤环境、为衡水湖的生态环境优化提供依据。

一、实验部分

1.仪器与主要试剂

（1）可见分光光度计，722 型，北京普析通用仪器有限责任公司；

（2）马弗炉，上海嘉展仪器设备有限公司；

（3）铅标液（10mg/L）：准确称取0.3986g 硝酸铅于烧杯中，加入25mL1mol/L的硝酸溶解，用水定容至250mL容量瓶中，配成标准铅储备液；移取1.00mL 标准铅储备液于100mL 容量瓶中定容，制成标准铅溶液。

（4）缓冲溶液(400g/L)：准确称取六次甲基四胺40.0524g，加3mol/L 的HCl 溶液，调节pH 在6.0 左右，定容至100mL容量瓶。

（5）抗坏血酸溶液(2.0g/L)：，准确称取0.2030g抗坏血酸，加水溶解并定容至100mL容量瓶；

（6）氟化铵溶液(2.0g/L)：准确称取0.2130g 氟化铵，加水溶解并定容至100mL容量瓶；

（7）二甲酚橙溶液(2.0g/L)：准确称取0.2122g 二甲酚橙，加水溶解并定容至100mL容量瓶；

（8）2.0g/L 十六烷基三甲基溴化铵溶液（CTMAB）：准确称取0.2011g 十六烷基三甲基溴化铵，加水溶解并定容至100mL容量瓶。

2.样品前处理

准确称取三份小麦样品于瓷坩埚中，质量分别为4.0016g，3.9881g，4.0461g，先用小火在可调式电热炉上炭化大约十分钟直至无烟，再移入马弗炉中进行灰化，温度为600℃，灰化7h左右，然后取出冷却，若样品灰化不完全，则加入2mL 混合酸在可调式电热炉上小火加热，反复直到消化完全。消化完全后取下冷却，分别加入10mL1mol/L 硝酸溶液溶解灰分，用玻璃棒引流将试液转入50mL 容量瓶中，并用蒸馏水多次洗涤瓷坩埚和玻璃棒，合并洗涤液并定容至刻度线，摇匀备用。

3.标准曲线绘制

取6 个容量瓶，按①-⑥标号，依次加入上述六次甲基四胺溶液7.20mL，混匀，抗坏血酸溶液2.00mL，混匀，氟化铵溶液4.00mL，混匀，二甲酚橙溶液4.00mL，混匀，CTMAB 溶液5.00mL，混匀，静置10min 左右，用1cm 的比色皿，以未加铅标准溶液的溶液为参比溶液，在波长为580nm处测量各个试样用移液管分别移取上述标准铅溶液0、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00mL 于6 只50mL 容的吸光度。其浓度与吸光度值如下表，铅标准曲线见图1.

图1 铅离子的标准曲线

由上图可知，Pb2+的含量在0-1.8mg/L 范围内符合朗伯.比尔定律，回归方程为 y=0.05304x-9.52381×10-5， 相关系数R为0.99461，摩尔吸光 系 数 为 1.02×104L/(mol·cm)

二、实验结果与讨论

1.测定波长的选择

图2 络合物与空白试剂的吸光度曲线

以加入铅标准液0.00和2.00mL 的两组溶液为研究对象，以不同波长下Pb-XO-CTMAB 形成的三元络合物在的吸光值绘制曲线，其吸光曲线见图2。

备注 A：空白溶液的吸收光谱 B：Pb-XOCTMAB 络合物的吸收光谱由图2可以看出，空白试剂的最佳吸收波长在430nm左右，Pb-XO-CTMAB 络合物的最佳吸收波长在580nm 左右，本实验采用的波长是580nm。

2.溶液最佳酸度的选择

以⑤号溶液为研究对象，改变溶液的酸度，分别在不同pH范围内测量其吸光度。

pH与吸光度的关系见图3。

图3 溶液pH 与吸光度的关系曲线

由图3 可知，在其他条件不变的条件下，用稀盐酸改变缓冲液的pH值，分别在

580nm 下测量其吸光度值，结果表明，在pH=6时，溶液具有最大吸光值。

3.二甲酚橙溶液用量的选择

取六个50mL容量瓶，分别加入5.00mL标准铅溶液，7.20mL六次甲基四胺溶液，2.00mL 抗坏血酸，4.00mL 氟化铵，依次加入1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00mL二甲酚橙，再加入5.00mLCTMAB溶液，加水定容，摇匀静置10min 后依次在580nm 下测量其吸光值。二甲酚橙用量对吸光值的影响见图4。

图4 二甲酚橙用量对吸光值的影响

本实验测试结果表明，当二甲酚橙的用量为4.00mL时，溶液的吸光值最大，当用量大于4.00mL 时，吸光值减小，但是无太大变化，所以二甲酚橙的用量选择使用4.00mL。

4.CTMAB 溶液用量的选择

用移液管各取1.00mL 铅标液于7 只50mL 容量瓶中，依次加入7.20mL六次甲基四胺溶液，2.00mL抗坏血酸溶液，4.00mL氟化铵溶液，4.00mL二甲酚橙溶液，然后分别加入1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00，7.00mLCTMAB 溶液，在580nm 下测量吸光值，CTMAB 用量对吸光度的影响见图5。

图5 CTMAB 用量对吸光度的影响

在其他条件不变的前提下，增加CTMAB 的用量，吸光值逐渐增大，当CTMAB 的体积大于5.00mL时，溶液的吸光度基本不再变化，故实验选择的最佳CTMAB 的体积为5.00mL。5. 最佳显色时间及络合物的稳定性

在波长为580nm 下，加入标准铅溶液5.00mL 于50mL 容量瓶中，其他条件不变，定容后进行稳定性测定，结果表明：Pb-XO-CTMAB 三元络合物的最佳显色时间是10min，并且稳定时间至少为1h。

6.干扰离子的影响

对该标准铅溶液进行干扰性试验，允许的相对误差为±5%。下列常见共存离子的最大含量(以μg 计)：Ca2+( 150)、Zn2+(200)、Fe2+(300)、Cl-(400)、NO3-(300)、Cu2+(400)。

实验表明：抗坏血酸和氟化铵作为掩蔽剂，加2.00mL抗坏血酸可以掩蔽Fe2+，加4.00mL 氟化铵溶液可以掩蔽Ca2+ 、Zn2+、Cu2+等离子的干扰。

7.样品的测定

用移液管分别准确移取三处不同地方小麦样品前处理液10.00mL 于50mL 容量瓶中，按照步骤2.3 进行一系列操作，以未加铅标准溶液的溶液为参比溶液，在波长为580nm处测量各个样品的吸光度。测定结果见表1。测定结果表明，衡水湖小麦铅含量均在0.4mg/kg 以内，其铅含量符合国家规定的铅限量的标准，说明衡水湖周边环境良好，污染小。

表1 小麦样品的测定结果

按试验方法，移取样品溶液 10.00 ml 进行测定，对各样品进行加标回收试验，测定结果见表2。

表2 小麦样品的加标回收实验结果

三、 结论

该研究表明在十六烷基三甲基溴化铵溶液（CTMAB）存在下 XO 与 Pb(Ⅱ) 的三元显色体系稳定，该方法操作简便，灵敏度高，用于小麦中铅含量的测定效果令人满意，加标回收率达 97．2% ～102．7%。

[1]周芳.赵鑫.岳忠岩. 微波消解-分光光度法测定水果中铅(Ⅱ)含量[J]. 理化检验(化学分册),2014,07:884-886.

[2]盛强,熊升伟,姜涛,李辉章,刘云花. 石墨炉原子吸收光谱法测定粮食中铅含量[J]. 粮油仓储科技通讯,2012,01:45-46.

[3]李萍.鲁长豪. 粮食中铅的测定方法比较和四川省粮食中铅的本底值调查[J]. 华西预防医学,1987,03:52-60.