江苏地区小麦中重金属布研究

张 祎，贾继荣，戴 波

江苏省粮油质量监测中心 (南京 211800)

粮食是一个国家和人民生活的根本，随着最近几年来经常报道粮食受重金属污染的事件，比如“镉大米”事件。在生产粮食期间有着比较严重的安全隐患，如果人体长时间食用被重金属污染的零食，就会造成人体内重金属的沉积，损害人体的神经系统，因此对粮食中的重金属污染情况不断加强检测，有着非常重要的意义，无论是对粮食的安全生产，还是对人体的健康都有着非常明显的帮助[1]。

小麦是人们日常生活中食用最多的粮食农作物，其质量安全性直接与人们的身体健康和安全挂钩。有相关研究表明[2]，小麦重金属污染现象也时有发生，重金属污染现象，对我国粮食的生产构成了很大的威胁。相关文献表明，我国粮食主产区耕地土壤21.49%的重金属点位超标率[3]，江苏省耕作层土壤重金属主要超标元素也是 Cd、Cu、Pb 和 Zn，超标面积分别占 15.91%、12.55%、7.63% 和 9.63%[4]。本研究对新收获小麦重金属进行检测，对江苏地区小麦中重金属分布有重要的现实意义，且应用ICP-MS 法具有较高的灵敏度和准确度，样品量少，线性范围广，可同时进行多元素和同位素测定，干扰少且易消除，在痕量重金属分析中占有重要地位[5-6]。

本文采用ICP-MS对江苏地区新收获小麦中重金属含量进行监测分布规律，为后期粮食作物重金属污染有一定的预警作用。

1 材料和方法

1.1 仪器和试剂

1.1.1主要仪器

Agilent 7700 型电感耦合等离子体质谱仪，美国安捷伦公司 ； Ethos A型微波消解仪，意大利milestone公司； TUBE型管式研磨机，德国IKA公司； Milli-Q Academic型超纯水系统美国Millipor公司；电子天平(0.1 mg)，美国Mettler-Toledo公司。

1.1.2主要试剂

硝酸：65%硝酸，优级纯，德国默克股份有限公司；过氧化氢：30%过氧化氢，优级纯AR，国药集团化学试剂有限公司；内标溶液，100 mg/L Bi、In、Ge ，美国Agilent公司；ICP-MS标准液(10 mg/L Hg、As、Cd、Pb、Se、Cr)，美国Agilent公司；ICP-MS标准调谐液，美国Agilent公司；大米粉标准物质，GBW(E)100361， 钢铁研究总院分析测试研究所。

1.2 仪器工作条件

微波消解采用坡道程序升温模式，具体条件见表1。ICP-MS工作条件见表2，测量参数见表3。

表1 微波消解升温程序

表2 ICP-MS工作条件

表3 ICP-MS测量参数

1.3 实验方法

1.3.1样品的处理

选取全省13个市地区2020年新收获小麦样品共78份，对小麦分样去杂，经过研磨后的全麦粉，通过60目筛备用。

1.3.2试样的制备

称取0.300 0 g经研磨机制备和过60目筛的小麦粉末样品于消解罐内，加入4.0 mL硝酸、1 mL过氧化氢，静置30 min后，按表1的程序进行样品消解。消解罐冷却至室温后，在120 ℃下进行赶酸至溶液量不大于2.0 mL[7]，用超纯水定容至25.0 mL。同时做试剂空白、小麦粉标准物质，试剂空白至少做3个。

1.3.3标准曲线绘制

ICP-MS法:将铅、镉、砷元素标准混合储备液用5%硝酸逐级稀释，配制成质量浓度为100 ng/mL的标准使用液，汞元素标准储备液用5%硝酸逐渐稀释，配制成质量浓度25ng/mL的标准使用液备用。分别移取铅、镉、砷、铬混合标准使用液及汞元素使用液0、1.0、2.0、4.0 mL于50 mL容量瓶中，用5%硝酸定容,摇匀。

1.3.4ICP-MS分析检测

按照表2、表3设置ICP-MS仪器的工作参数，对仪器进行调谐，以满足其对灵敏度、氧化物、双电荷、背景值、轴分辨率等要求。将标准曲线系列溶液、试剂空白、样品溶液分别引入ICP-MS进行测定。

2 结果与讨论

2.1 方法的准确度和精密度

2.1.1标准曲线

采用外标法定量, 砷、镉、铅、铬的线性范围为0～8 ng/mL，汞的线性范围0～2 ng/mL，标准曲线和线性关系(见表4)，线性相关系数均在0.995以上。

表4 国标法和ICP-MS测定标准曲线和线性相关系数

2.1.2ICP-MS 测定内标元素的选择及回收率

选择内标的原则[8]：待测样品不含内标元素(或者待测样品含有极少内标元素，几乎可以忽略不计)；待测元素与内标元素质量数相近，化学性质相似；内标元素不会带来新的干扰,本次选取内标元素72Ge、115In、209Bi，内标回收率见图1。

图1 Ge、In、Bi内标回收率

2.1.3 标准参考物质测定结果

为了测定方法的准确度，用同样的消解方法处理大米标准参考物质(见表5)，结果在大米粉标准参考物质的标准参考值范围之内，说明分析方法准确可靠。

表5 ICP-MS测定大米粉标准物质结果

2.2 各市小麦样品中重金属元素含量结果分析

从各市所抽小麦样品重金属含量检测结果(表6)，这次所抽小麦样品中重金属元素含量均低于污染物国家限量标准，平均值为铬0.07 mg/kg、总砷0.011 mg/kg、镉0.049 mg/kg、铅0.048 mg/kg、汞0.002 mg/kg；各市重金属含量具有明显的差异：其中苏南地区南京、无锡、常州、苏州、镇江5个市的铅、镉含量较其他市高，镉含量在0.05 mg/kg以上，平均值镉含量为0.073 mg/kg，铅元素含量无锡较低，其他苏南地区含量均在0.06 mg/kg以上；全省镉含量分布较低的市有连云港、盐城、宿迁，含量平均为0.027 mg/kg；铅含量分布较低的市为无锡、连云港、淮安，含量小于0.03 mg/kg；汞元素含量各市均较低；铬元素分布盐城市最高，淮安市最低。

表6 各市小麦样品中重金属平均值含量结果表

图2 全省重金属元素平均值

3 结论

应用微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定江苏小麦中元素铅、镉、汞、砷、铬的含量，相关系数≥0.999 6，标准物质回收率在85.0%～110.6%之间， 江苏地区小麦同地区的重金属Cd、Hg、Pb、Cr、As 等分布存在一定差异。苏南地区 Cd、Pb 含量总体高于苏北地区，而苏北地区小麦重金属 As 含量总体高于苏南。根据范健等人研究表明全省耕层土的酸碱度(pH值)分布存在明显的南北差异，总体趋势是苏北土壤普遍偏碱性、苏南土壤相对偏酸性，酸性土壤环境可以促进稻米、小麦等吸收土壤中的 Cd 等重金属，碱性土壤环境可以刺激稻米、小麦等吸收土壤中的 As[9]。此结论与土壤研究相符，在后期稻米监测中可根据重金属区域分布进行取样，加强苏南地区重金属监测。