电感耦合等离子体质谱法同时测定渝东南某矿区大米中的15种元素

冉 俊

（重庆市黔江食品药品检验所，重庆 409000）

我国作为稻米生产大国及食用大国，每天约有60 %以上的人通过食用稻米来获得所需的营养。与其他粮食作物相比，水稻更易受到重金属的污染，因水稻生长于水中，金属离子易溶于水而被水稻吸收，积累在水稻籽粒中，对人类健康产生严重威胁[1-3]。近年，由于工业“三废”的排放、城市生活污水和垃圾污染及含有重金属的农药、化肥的不合理使用，导致农田土壤的重金属含量日益增高，这不仅破坏生态环境，且会产生一系列农产品质量与安全问题。因此，本文参考有关食品中多元素的测定方法标准[4]及相关文献采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定矿区周边50批次大米中的15种元素的含量，并进行了方法学验证，为该矿区大米质量控制提供一定的实验依据。

1 仪器与材料

1.1 仪器

NexION350X电感耦合等离子体质谱仪（美国PerkinElmer公司）；Milli-Q纯水机（美国密理博公司）；CEM MARS6微波消解仪（美国培安）；BHW-09C赶酸器（中国博通）；BS224S万分之一电子天平（德国赛多利斯）。

1.2 试剂与试药

硝酸（川东化工，优级纯）；标准溶液：多元素标准溶液（100 μg/ml，美国PerkinElmer公司），质谱调谐液：Be，Ce，Fe，In，Li，Mg，Pb，U（1 μg/ml，美国PerkinElmer公司），混合内标溶液：Bi，Ge，In，Li，Sc，Y（10 μg/ml，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；标准参照物质：大米粉[标准物质编号：GBW（E）100194，中国计量科学研究院]；大米粉[标准物质编号：GBW（E）100349，钢铁研究院]；婴幼儿米粉（标准物质编号：CFAPA-QC249A-3，大连中食国实）。

1.3 样品来源

本研究于2018年的收获季节，通过田间现场抽样和向周边农户购买的抽样方式，共选取50批次，每批次样品保证干燥后籽粒总量1 kg以上[5]。

2 方法与结果

2.1 样品处理

稻谷样品用脱壳机脱壳，然后通过磨样机磨成粉末，储于干净塑料袋中备用。称取0.3～0.5 g样品，消解过程按国标GB5009.268-2016 食品安全国家标准 多元素的测定[4]第一法中微波消解法进行，最后定容至25 ml。

表1 微波消解程序

2.2 仪器条件的优化

条件优化以灵敏度、氧化物和双电荷产率为考察指标，通过仪器设置的调谐程序，用10 μg/L调谐溶液优化仪器参数，优化的工作参数见表2。

表2 ICP-MS工作参数

2.3 干扰与消除

根据文献[6-7]，ICP-MS分析过程中受到的主要干扰有同质异位素干扰、氧化物离子干扰、双电荷离子干扰及由载气和水溶液基体中的其他原子构成的复合离子的干扰。对于测定元素的同位素选择，以选择测定同位素的最大丰度值为原则，避免选用多原子干扰和同量异位素重叠。

对于多原子（分子）离子的干扰，本法采用碰撞/反应池技术进行消除，有报道[8]称在碰撞模式下，元素的MS强度无明显降低。针对不同的目标元素及不同的样品基体，分别建立消除干扰的不同反应条件。

对于非MS干扰，内标法是ICP-MS测定的必备校正方法[9]。本法加入100 μg/L内标溶液，用于监测和校正测定过程信号短期或长期的漂移，并对基体效应进行校准。

考虑到样品中待测元素的稳定性及高酸度对仪器的使用寿命的影响，本实验参考文献和标准规定[4,10]，选择在5 %的硝酸体系中进行测定。

2.4 线性关系及检出限

测定样品空白溶液（n=11），按国际纯理论和应用化学联合会（IUPAC）的规定，计算方法的检出限，检出限为0.000～0.099 μg/L；具有良好的线性关系，相关系数（r）为0.9991～0.9999，结果见表3。

表3 待测元素的线性方程、相关系数和检出限

2.5 标准物质分析

选择标准物质大米粉[GBW（E）100194]、大米粉[GBW（E）100349]、婴幼儿米粉（CFAPAQC249A-3）进行测定，结果与标准值基本相符，表明所建立方法可靠，结果见表4。

表4 标准物质测定结果

2.6 精密度与回收率

选择实际样品，分别加入高低不同浓度的15种元素标准溶液，分别进行加标测定，计算被测元素的平均回收率在81.6 %～107.6 %之间，回收率较好；另选取浓度为10 μg/L的溶液，平行测定7次，得RSD为1.0 %～3.8 %，结果见表5。

2.7 样品分析

按上述方法对渝东南某矿区的50批大米进行检测分析，测定结果见表6。

3 讨论

本文建立的测定矿区大米中15种元素的方法准确、快速、灵敏，具有操作简便、省时等特点，对于工作量大和样品多的单位，将大大提高工作效率，适用于大米中多种元素的同步分析检测。

表5 各元素精密度实验结果

表6 50批次样品检测分析结果

本次研究选取该矿区周边家庭农户中大米作为研究对象，整体质量情况较为可观，但不能排除样本的偶然性，加上样本数量有限，其代表性相对局限；各元素对健康风险的影响方面研究不够，且农作物对重金属的吸附是一个漫长的过程，此次试验结果反映出该区域有不同程度的常规污染情况，存在一定健康风险。