原子吸收光谱法及重金属快速检测在大米镉含量检测中的应用对比

□ 黄晓玮 江西省九江市粮油质量监测中心

原子吸收光谱法及重金属快速检测在大米镉含量检测中的应用对比

□ 黄晓玮 江西省九江市粮油质量监测中心

随着环保意识的提高和对自身健康的关注，人们越来越意识到镉污染严重影响现代人的身体健康。中国作为一个人口大国，13亿人的饮食安全受到空前的重视。重金属污染造成了农田环境恶化，镉是重金属中毒性最强的，进入土壤后被植物根系吸收，经食用残留并积蓄在人体内，导致镉中毒，严重影响国民身体健康。为了提高镉在大米中的检测准确性，本文分别对原子吸收光谱法和重金属快速检测法进行了操作论证，希望能为今后的镉含量检测提供高效、精确的检测方法。

原子吸收光谱法、重金属快速检测法、大米、镉含量检测

20世纪著名的日本公害污染事件——富山痛痛病事件，就是人们食用了含有镉污染的大米之后引发的公害事件。由于20世纪人们普遍缺乏环保意识，没有意识到环境污染会给健康带来巨大危害。大米作为我国国民三餐主食，其质量的好坏直接影响国民身体健康。水稻是一种强吸收镉元素的农作物，其检测和控制显得尤为重要。作为一种微量重金属元素镉,广泛应用于采矿、冶炼、电镀等工业制造领域。一旦进入食物环节，被人体吸收并积蓄，会影响磷、钙质的吸收和代谢，影响人体骨细胞的形成，导致骨质软化、变形和疼痛，并且诱发癌变造成内脏系统紊乱。我国国家标准对谷物的镉含量的限定作为0.2 mg/kg,含量超过2 mg/kg的则不能进入市场流通[1]。为了准确对大米中的镉含量进行检测，近年来国内外对镉的分析方法进行了广泛的研究。

1 材料与方法

1.1 材料

样本数值为镉元素含量0.298 0 mg/kg。

1.2 实验用化学试剂

高氯酸、硝酸（优级纯）、双氧水、磷酸二氢铵、镉标准储备液(1000 μg/mL)，来源于中国计量科学研究院。

1.3 实验仪器

石墨炉原子吸收分光光度计（Perkinecmer）、重金属探测仪（钢研纳克检测技术有限公司）、石墨消解仪（上海良平仪器仪表有限公司）、电子天平（奥豪斯（常州）有限公司）、锤式旋风磨（Perten）。

1.4 实验方法

1.4.1 石墨炉原子吸收光谱法

采用国家标准石墨炉原子吸收光谱法，对大米样品中的镉含量进行测定，吸取0.1 μg/mL溶液，配比不同规格标准的镉标准使用液，分别取用0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 mL 镉标准使用液于100 mL的试剂瓶中定容，配置成浓度不同的镉标准液。从配置好的溶液中分别吸收20 μL，进行吸光度测定。将结果绘制成A-C标准曲线，其中A代表镉浓度，C为吸光度。同样的方法，重复取用10次，取平行测定结果。最后计算此方法的精确性和准确度。

1.4.2 重金属快速检测法

重金属快速检测法由于实验条件不同，可以分为5种不同的方法。第一种方法适用于样品不需破坏处理，在酸性溶液中进行显色实验的重金属限度检测。第二种方法将样品进行粉碎处理，直接装入设备进行测定。这也最简单的一种方法。第三种方法，需要将提供的样品进行预先处理，即研磨并灼烧破坏，然后取用样品残渣，经过处理后在酸性溶液中进行显色的重金属限度检测。这种方法对实验过程要求严格，须严格控制实验条件。第三种方法适用于能够溶于碱性溶液而不能溶于稀酸性溶液的化学试剂中的重金属检测，该检测在稀释酸性溶液中能生成沉淀。第四种方法采用微孔过滤，在微孔过滤膜中进行过滤，使重金属在过滤膜上形成硫化物沉淀，并积聚成色斑。适用于重金属限度较低的品类。检测时，可根据实验所具备的条件，选用最合适的方法进行测定。

基于现有的设备条件，本研究采用第二种重金属快速测定方法。

1.4.3 实验前处理

大米样品经过去除杂质后，进行磨碎处理，留取备用。

该方法所依据的原理是X射线荧光光谱分析原理。X射线在经过系统的衰变重塑后，形成具有特定光谱的样品。测定样品中需要检测的微量重金属元素在受到特定刺激后，产生特征反应。然后经过专业的硅漂移探测器（silicon Drift Detector）进行系统软件处理，完成定量，此过程要求精准专业。

取10克固体粉末装入处理瓶中，选定测定元素镉，本测定实验设定时间为25 min，装机待定，然后依照相同的方法，取用10次平行测定结果，最终计算方法的准确度和精密度。

1.4.4 数据处理

采用SPSS 17.0软件进行数据处理，显著性采用最小差异性检验方法（LSD）。

2 结果与分析

2.1 原子吸收光谱法

C为横坐标，表示不同浓度的镉标准溶液，A为纵坐标，与不同浓度镉标准溶液所对应的吸光度。并依据实验数据绘制出标准曲线。根据实验数据得出y=0.108 6x+0.0141，R2=0.996 5的一元线性回归方程。不难看出该实验数据显示线性相关系数值接近1，说明此方法符合要求。

2.2 原子吸收光谱法和重金属快速测定法所测定的大米镉含量结果比较分析

送检样品经两种方法的镉含量测定，重复上述实验步骤10次，取平行测定实验数值，并将结果与样品进行对比，分析比较两种方法的精密度和准确度。表1、表2为两种方法的结果比较。

由表1数值了解到，石墨炉原子吸收光谱法测定的镉含量为0.287 8±0.030 8 mg/kg，RE为 3.55%，RSD为10.71%。重金属快速检测法测定大米样品中镉含量为0.288 6±0.001 4 mg/kg，RE结果为3.28%，RSD为0.48%。从测定结果来分析，两种方法的准确度接近。而金属快速检测法的精密度更好。

表1 两种方法测定大米中镉含量的结果分析比较

表2 两种方法测定大米镉含量结果的LSD分析

采用SPSS软件对两种测定方法中大米镉含量的检测结果，进行LSD分析，由表2可知，两种检测方法测得的大米镉含量结果，结果P=0.933＞0.05显示二者没有显著性差异，说明两种方法的测定结果均可以接受。

原子吸收光谱法和重金属快速测定法检测结果比较分析：从二者的检测原理来比较，原子吸收光谱法，测验中的分析限度较低，损耗的样品较少，且样品全部被利用，这种方法用于只能或适合少量取样的样品，例如，检测高纯度物质中的杂物含量。石墨炉高温碳蒸汽所提供的高温封闭环境，明显提高原子化效率，可供实验者检测的基态原子停留时间长，便于观察，实验灵敏度高。这种方法测得的镉含量准确度和精密度高很多，并且此方法具有极高的灵敏性，选择性高。而重金属快速测定法，要依据实验者提供的样品中待测定元素，在接受X射线刺激后产生的特定光谱，光谱经过检测器软件处理后，完成精确定量。而实验所采用的重金属检测仪器，是依据标准方法的测定结果的上千次对比分析而得到的。就二者的测定原理来讲，重金属快速测定法是在标准方法的基础上发展而来，其结果的准确度、精密度更高。但灵敏度和选择性略差。

采用石墨炉原子吸收光谱法进行镉含量测定时，其处理过程需要精确定量，各环节需严格控制以防产生额外变量，导致实验结果产生误差，影响最终精确度。并且还要生成标准曲线，操作过程相对复杂，实验条件要求严格。本研究中采用的重金属快速检测法测定时实验样本不需要进行提前处理，只需要粉碎就可以测定。该实验方法不会引入额外变量，将实验误差控制在可控范围内，实验的精确度相对较高。

石墨炉原子吸收光谱法测定大米中的镉含量，是国家标准规定的方法[2]。其测定过程规范性高，测定结果准确，和重金属快速检测法比较而言，操作过程更复杂，实验条件控制严格，检测成本也较高[3]。而湿化消化过程会使用化学试剂，例如：具有强腐蚀性的高氯酸和硝酸，化学试剂的过多使用，会影响实验数据的获得，继而影响实验结论[4]。实验过程中额外变量的不可控导致试验重复性较差。重金属快速检测法是一种可以直接对谷物进行无损检测的方法，是一种绿色环保，简便易行，且检测成本低，适于现场快速检验的检测方法，可同时进行快速筛选和精确定量，可应用于快速出检测结果的实验场合，目前应用前景较好。

3 结论

从原子吸收光谱法与重金属快速检测法的实验结果比较分析来看，两种方法测得的大米镉含量，P＞0.05没有显著性差异。研究者可以根据自己的实验条件选择适合的检测方法。重金属快速检测法的RSD优于石墨炉原子吸收光谱法，该方法同时适用于快速筛选和精确定量的情况，在处理应急事件或现场条件无法严格控制的场合中可使用重金属快速测定法，该方法在今后的研究中应用前景广阔。

[1]罗凤莲,杨纯,林亲录,等.原子吸收光谱法和重金属快速检测法测定大米中镉含量的比较[J].粮油食品科技,2016(3):59-61.

[2]李玲,闫旭宇.植物中微量镉检测方法的对比研究进展[J].农学学报,2014(4):26-29.

[3]范秀端.石墨炉原子吸收光谱法测定大米中镉含量研究[J].中国新技术新产品,2017(1):19-20.

[4]宋美英,郭秋兰,孙艺,等.微波消解石墨炉原子吸收光谱法测定小麦粉中镉含量的不确定度分析[J].食品与发酵科技,2016(1):96-100.