原子吸收光谱法测定水制品中重金属元素的研究进展

乌迪+师忠义+潘明迪

摘要：在介绍原子吸收光谱检测方法原理的基础上，阐述原子吸收光谱在检测水、饮料、葡萄酒、乳制饮品中重金属元素的常用方法，展望原子吸收光谱的发展前景，为测定水制品中的重金属元素测定提供参考。

关键词：原子吸收光谱；重金属元素；水制品；检出限

中图分类号：0675.3 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2017）03-0058-02

重金属元素大部分是在工业生产过程中产生的，如果未经处理就排放到自然界中，就会造成重金属污染。大多数重金属对人体具有毒性作用，且可以在人体内累积。长期摄入重金属含量较高的食品，会危害人类身体健康，甚至导致疾病发生。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素，但大部分重金属如汞、铅、镉等超过一定浓度都对人体产生毒害作用。铅会伤害人的脑细胞，致癌致突变；汞食入后直接沉入肝脏，对大脑神经破坏极大；镉可导致高血压，引起心脑血管疾病，还可破坏骨钙，引起肾功能失调。

1 原子吸收光谱检测法的基本原理

重金属元素检测方法有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、生化处理法。仪器分析方法主要有原子吸收光谱法、紫外可见分光光度法、X-射线荧光光谱法、电感耦合等离子体耦合法、原子荧光法。在众多仪器分析方法中，原子吸收光谱法因具有分析速度快、设备费用较低、操作比较简单等优点而被广泛用于食品检测。

原子吸收光谱仪由光源、原子化器、分光器和检测系统组成。每一种元素的原子不仅可以发射一系列特征谱线，也可以吸收与发射线波长相同的特征谱线。根据不同元素发射的不同特征谱线，可以很好地定性某种元素，还可以定量分析元素含量，在食品检测中应用广泛。

1.1 光源

光源的功能是发射被测元素的特征共振辐射。一般对光源的基本要求是：发射的共振辐射半宽度要明显小于吸收线半宽度；辐射强度大，背景低。多用空心阴极灯等锐线光源。

1.2 原子化器

原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发和原子化。在原子吸收光谱分析中，被测元素原子化是整个分析过程的关键环节。实现原子化的方法主要有2种：一种是火焰原子化法（火焰原子化器），是原子光谱分析中最早使用的原子化方法，至今仍在广泛应用；另一种是非火焰原子化法，其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。

1.3 分光器

分光器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成，其作用是将所需要的共振吸收线分离出来。分光器的关键部件是色散元件，商品仪器都是使用光栅。原子吸收光谱仪对分光器的分辨率要求不高。光栅放置在原子化器之后，阻止原子化器内不需要的辐射进入检测器。

1.4 检测系统

原子吸收光谱仪中广泛使用的检测器是光电倍增管，一些仪器也采用CCD作为检测器。

2 水制品中重金属元素的检测

2.1 矿物质水中重金属元素的测定

水是人们日常生活中所必须的，也是摄取量最大的。水中的重金属元素直接影响人类健康。王文海等研究矿物质水中重金属元素，结果表明，矿物质水中的重金属元素会受悬浮物和稀释样液pH值的影响，所以水样应过滤以除去悬浮物，并控制溶液pH值，试验结果将更加准确。

2.2 饮料中重金属元素的测定

王碩等对饮料中的Cu含量进行分析。样品在酸性条件下经吡咯烷二硫代甲酸铵-二乙氨基二硫代甲酸钠-甲基异丁酮（APDC-DDTC-MIBK）体系萃取，然后使用GFAAS法对Cu元素含量进行测定，确定方法的检出限为0.265 μg/L，线性范围为1.5～10 μg/L，相关系数为0.999 3，加标回收率为95.79%～100.74%，相对标准偏差为3.13%～5.06%。该方法为碳酸饮料中重金属的检测提供了新途径。

2.3 葡萄酒中重金属元素的测定

葡萄酒中的金属元素对其感官风味有一定影响，尤其是Pb元素在葡萄酒中的含量是否符合安全标准，关系到广大消费者的健康。郭金英等使用GFAAS法对红葡萄酒中的痕量Pb进行分析，以0.15 mol/L的硝酸调节红葡萄酒，磷酸二氢铵作基体改进剂，灰化温度700 ℃，原子化温度1 800 ℃，建立葡萄酒中Pb的快速分析方法。该方法的加标回收率为98%，测定结果的相对标准偏差为3%。

2.4 乳制饮品中重金属元素的测定

牛奶饮品在日常生活中受到广大消费者喜爱。但近几年乳制品安全事故频发，重金属含量成为乳制品检验的一个重要指标。Qin Liqiang等利用原子吸收光谱法、等离子体发射光谱法和原子荧光光谱法测定牛乳中的微量元素，同时比较国产牛乳和日本进口牛乳中的重金属含量。结果表明，国产牛乳中的Cr，Pb，Cd含量虽符合国家标准，却高于日本牛乳。

李勋等通过电化学氢化物发生与原子吸收光谱联用的方法，对鲜牛奶中的无机砷进行形态分析。结果表明：As3+和As5+的检出限分别为0.3 μg/L和0.6 μg/L；样品加标回收率为96%～104%。该方法的优点是省略As5+的预还原步骤、缩短样品分析时间。

3 结语

随着人们对食品质量要求的不断提高，原子吸收法已广泛应用于各个领域，对工业、农业、医药卫生、教学科研的发展起积极作用。近年来，国内外都致力于研究激光在原子吸收分析方面的应用，用可调谐激光代替空心阴极灯光源，用激光使样品原子化。它将为微区和薄膜分析提供新手段，为难熔元素的原子化提供新方法，为解决同时测定多元素问题开辟新途径。

一些在食品中含量低的痕量重金属元素，依靠常规方法很难甚至无法检测。为更准确、更快速的测定食品中金属元素，原子吸收光谱与其它检测手段连用，可不断提高检测能力。高效分离技术气相色谱、液相色谱的引入，实现分离仪器和测定仪器联用，将会使原子吸收分光光度法发生重大变革。

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