2020 年柘荣太子参中重金属元素的含量分析

◎ 詹少丹

（宁德市食品药品检验检测中心，福建 宁德 352100）

随着柘荣县“闽东药城”发展定位的确立，柘荣太子参种植成为了当地农民增收致富的当家产业。目前，柘荣太子参柘荣县种植面积达28.67 km2，年产量在5 000 t 左右，产销量居全国第一。在柘荣县政府的扶持下成功形成了从药品、保健食品到饮料、家庭药膳，从原料、片剂到胶囊、口服液的多元化、多层次的太子参产业链条。重金属是目前公认的对人体有害的微量元素，通常是指原子密度大于5 g·cm-3的一类金属元素，如金、银、铜、铅、锌、镍、钴、镉、铬和汞等，目前最引起人们注意的是铜、铅、砷、镉及汞等[1]。其毒性作用主要是进入人体内能使人体内蛋白质变性，酶失去活性，组织细胞出现结构和功能上的损害[2-3]，也能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒。在太子参种植过程中，土壤污染、工业有害排放、汽车尾气及化肥农药等都可能造成重金属污染，监测太子参重金属含量具有深刻意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

样品分别来自柘荣城郊乡、乍洋乡、东源乡、宅中乡、富溪镇、黄柏乡、楮坪乡和英山乡8 个乡镇，共40 批次，样品来源有种植基地提供样、向农户采购样、柘荣县农科所提供样及企业提供样。

国家标准样品GSB04-1729-2004 汞（Hg）单元素标准溶液（1 000 µg·mL-1，唯一标识：19C034-4）、ICP 分析用GNM-M141800-2013 铝（Al）、砷（As）、钙（Ca）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、铁（Fe）、镁（Mg）、钼（Mo）、镍（Ni）、铅（Pb）、硒（Se）、锶（Sr）和锌（Zn）多元素标准溶液（100 µg·mL-1，唯一标识：20D3514）、65%优级纯硝酸，均购自上海安普实验科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

ICAP RQ 电感耦合等离子体质谱仪（美国赛默飞公司）、MARS Xpress 微波消解仪（美国CEM 公司）、SQP 型电子天平（德国赛多利斯公司）、BHW-09C赶酸仪（上海博通化学科技有限公司）、Milli-Q 超纯水机（美国Millipore 公司）及高速粉碎机。

1.3 检测方法

将样品置于高速粉碎机中粉碎成粉末，称取粉碎后太子参样品约0.3 g（精确到0.001 g）于消解罐中，加入5.0 mL 硝酸，至于赶酸器（120 ℃）上预消解 10 min后，放置过夜。旋紧消解罐盖置于微波消解仪中，设置微波消解仪消解条件[4]。消解结束冷却至室温后，打开消解罐，于赶酸器上（120 ℃）赶酸。消解完成后所得液体应为淡黄色澄清无悬浮物的溶液。最后用超纯水反复洗涤消解罐瓶盖、瓶身内部将洗涤液与消解液合并定容至25 mL 容量瓶中，摇匀，上机测定，同时做空白实验。

分别吸取ICP-MS 多元素标准溶液和汞元素标准溶液，用1.0%硝酸溶液逐级稀释制备标准储备溶液，备用。分别吸取标准储备液用1.0%硝酸溶液定容，使多元素标准溶液的浓度分别1 µg·L-1、5 µg·L-1、 10 µg·L-1、50 µg·L-1和100 µg·L-1，汞元素标准溶液浓度分别为0.1 µg·L-1、0.5 µg·L-1、1.0 µg·L-1、5.0 µg·L-1和 10.0 µg·L-1（现用现配）。

设置上机时ICP-MS 仪器条件，定量方式选择外部标准定量法（eQuant），内标的校正方式则采用参考法（Reference），当使用内标参考法时，以校正空白的内标响应值作为100%，通过计算样品中内标元素的回收率，来校正进样过程中的信号漂移。

2 结果与分析

2.1 柘荣太子参中重金属含量总体概况

本实验共检测柘荣8 个乡镇40 批太子参，检测项目为铅（Pb）、砷（As）、镉（Gd）、汞（Hg）及铜（Cu），检测结果按《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》（WM/T 2—2004）要求铅（Pb）≤ 5.0 mg·kg-1， 镉（Cd） ≤0.3 mg·kg-1， 汞（Hg） ≤ 0.2 mg·kg-1， 砷（As） ≤2.0 mg·kg-1， 铜（Cu） ≤ 20.0 mg·kg-1[5]，全部符合标准，检测结果见表1。

表1 2020 年柘荣太子参中重金属含量检测值情况表

由表1 可知，5 种重金属元素均有检出，铜（Cu） 和镉（Cd）检出率达100%，汞（Hg）检出率47.5%， 铅（Pb）和砷（As）检出率75%，铜（Cu）检测值高于其他4 种元素跟铜元素在环境中含量较高有关，铅（Pb）、镉（Cd）检出最大值临近标准要求，说明柘荣太子参种植环境还是受到一定程度的重金属污染。

2.2 柘荣太子参重金属污染程度评价

单因子污染指数法：为评判相应的污染程度把参考值设为国家标准值，污染程度水平用实际测出的浓度与标准值比较的水平高低来衡量。单因子污染指数P 按公式（1）计算。

式（1）中，xi为重金属的检测值，si为标准 WM/T 2—2004 要求的规定值。

内梅罗污染指数法：在单因子污染指数得出后，兼顾极值的内梅罗综合污染指数，反映出重金属对太子参的综合影响，各种重金属相互作用叠加的结果会导致太子参污染的不良状况。内梅罗综合污染指数按式（2）计算。

式（2）中，(Ni)max为重金属污染指数最大值，(Ni)ave为重金属污染指数平均值，N综为内梅罗综合污染指数。N综≤0.70，样品属于安全等级；0.7 ＜ N综≤1.00，样品处于警戒线；1.00 ＜N综≤2.00，样品被轻度污染；2.00 ＜N综≤3.00，样品受中度污染；N综＞3.00，样品受污染严重[6]。本实验中柘荣太子参重金属污染程度详见表2。

表2 重金属污染程度表

2.3 各项重金属元素相关性分析

各项重金属元素相关性分析详见表3。由表3可知，砷（As）、汞（Hg）呈负明显相关性，p ＜0.01，相关系数在0.4 ～0.7 说明关系弱。砷（As）、铅（Pb）具有负明显相关性，p ＜0.05，相关系数在0.2 ～0.4说明关系非常弱。镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）3元素之间两两具有正显著相关性，p 值均＜0.01，镉（Cd）和汞（Hg）、镉（Cd）和铅（Pb）两组元素相关系数皆在0.4 ～0.7 说明关系弱；铅（Pb）、汞（Hg）相关系数在0.7 以上说明关系较强。铅（Pb）、铜（Cu）两元素之间呈明显正相关性，p ＜0.05，但相关性非常弱。说明镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）三者的污染源很大程度上来源一致。

表3 各项重金属元素相关性分析表

3 结论

本实验检测的40 批柘荣太子参中，5 种重金属铅（Pb）、砷（As）、镉（Gd）、汞（Hg）和铜（Cu）均有检出，检测值皆在标准范围内，且太子参受重金属污染程度等级为安全等级，镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）三者的污染源很大程度上来源一致。太子参中重金属的来源一方面与其生长的环境条件有关，如土壤、大气、水、化肥、农药的施用以及工业“三废”对其的直接污染和间接污染，另一方面与其本身的遗传特性、主动吸收功能和对重金属元素的富集能力有关[7]。