大米中重金属含量的测定及污染状况评价

李兴宁

（广东省东莞市质量监督检测中心，广东东莞 523808）

大米作为我国的主要粮食作物之一，其安全性关系到每个人的健康。近年来由大米质量引起的安全事件，如“毒大米”“镉大米”等，引起了社会的广泛关注[1]。由《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）可知，我国大米中主要重金属污染物为铅、镉、汞、铬和无机砷[2]。这些重金属污染物的半衰期长，易在体内累积，继而产生急慢性毒性反应，还有致畸、致癌和致突变的潜在危害[3-5]。

本研究采用电感耦合等离子体质谱仪（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer，ICP MS）测定大米中的铅、镉、铬和总砷4个项目。ICP-MS具有检出限低、干扰少、精密度高和分析速度快等特点，被广泛应用于医药、生物、食品等领域[6-9]。本文对重金属污染的检出率和超标率进行分析，评价其单因子情况和综合污染情况，为大米中重金属污染调查提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大米，均为预包装产品，2022年在广东省某市批发市场和农贸市场随机抽查的产品。

硝酸（优级纯，CNW）；所用水为超纯水；无机元素混合溶液标准物质（铅100 mg·L-1，镉、砷、铬50 mg·L-1，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；标准物质中间标准溶液：用移液枪移取1 mL无机元素混合溶液标准物质，用2%的硝酸将其定容至50 mL，其中铅为2 mg·L-1，镉、砷、铬为1 mg·L-1。

1.2 仪器与设备

分析天平（BSA224S，赛多利斯）；电感耦合等离子质谱仪（7800，美国Agilent公司）；微波消解仪（ETHOS UP，意大利MILESTONE）；纯水机（GWB-1E，北京普析通用）；智能样品处理器（VB24 Plus，北京莱伯泰科）。

1.3 样品制备与消解

用高速粉碎机将样品粉碎均匀，称取0.2～0.5 g样品于微波消解罐中，用瓶口分液器加入8 mL硝酸，旋紧罐盖，按设定的微波消解仪的程序消解，待微波消解程序运行结束后取出，用少量水冲洗内盖，将消解罐放到智能样品处理器中，于100 ℃加热30 min，用水定容至50 mL，混匀备用，同时制备空白试验。微波消解程序见表1[10-11]。

表1 微波消解仪工作条件

1.4 ICP-MS工作参数

射频功率：1500 W；等离子体气体流量：15.0 L·min-1；辅助气体流量：1.00 L·min-1；雾化气流量：1.00 L·min-1；蠕动泵转速：0.10 r·min-1；雾化室温度：2.0 ℃；氦气：4.3 mL·min-1；碰撞池八极杆RF：190 V。

1.5 标准工作溶液配制

准确移取0 mL、0.10 mL、0.25 mL、0.50 mL、0.75 mL和1.00 mL标准物质中间溶液于50 mL容量瓶中，用2 %硝酸定容至刻度，各元素标准工作溶液浓度见表2。

表2 各元素标准工作曲线浓度点（单位：μg·L-1）

1.6 污染物评估方法

大米重金属污染情况评估方法采用内梅罗指数法，考查单因子污染指数（Pi）和内梅罗综合污染指数（P综），以《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中谷物及其制品的限量值进行评价[12-14]。单因子污染指数计算公式为

式中：Pi为单因子污染指数；Ci为样品中各元素的实测值；Si为各元素的评价标准值。

内梅罗综合污染指数计算公式为

式中：P综为大米的内梅罗综合指数；P为单一因子污染指数值的平均值；Pmax为单一因子污染指数值的最大值。

Pi和P综的分级标准为当P≤0.7时，属安全；0.7＜P≤1.0，属警戒级；1.0＜P≤2.0，属轻污染；2.0＜P≤3.0，属中污染；P＞3.0属重污染。

2 结果与分析

2.1 线性方程及相关系数

在确定好的仪器条件下，用空白调仪器零点，从低浓度到高浓度依次测定CPS。以工作曲线浓度为横坐标，信号值CPS为纵坐标，建立工作标准曲线，得到线性方程及相关系数见表3。各元素相关系数均在0.999以上，线性关系良好。

表3 元素曲线线性方程及相关系数

2.2 大米中重金属测试结果

大米中重金属检测结果见表4。依据《食品安全国家标准 食品中污染物限量》，其限量值为铅≤0.2 mg·kg-1、镉≤0.2 mg·kg-1、铬≤1.0 mg·kg-1、无机砷≤0.2 mg·kg-1（标准中对于测定无机砷限量的食品，可先测定总砷，当总砷含量不超过无机砷限量时，不必测定无机砷，本次实验总砷都没有超过无机砷的限量要求，因此用总砷进行数据分析）。采用《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》（GB 5009.268—2016）规定的方法进行测定。方法定量限结果为铅0.050 mg·kg-1，镉0.005 mg·kg-1，铬0.200 mg·kg-1，砷0.005 mg·kg-1。

表4 大米中重金属检测结果

由表4可看出，测定的106份大米中铅、镉、铬和总砷均有检出，检出数分别为15份、105份、70份和106份；检出率分别为14.15%、99.06%、66.04%和100.00%。4个项目均未超过标准要求，超标率为0%。

2.3 食品安全评价

食品大米重金属单因子污染情况和内梅罗综合污染情况见表5，由表5可知，本次评价的106批次大米单因子污染指数和综合污染指数均小于0.7，重金属污染情况均在安全范围内。

3 结论

本研究以广东省某市批发市场和农贸市场作为大米采购地点，采用ICP-MS测定大米中4种重金属项目的含量，并利用内梅罗指数对大米质量安全等级评估[15]。检测结果显示，本次测定的106批次大米中铅、镉、铬和总砷的含量均未超标，但4种重金属项目均有检出，其中镉和总砷的检出率高达99.06%和100.00%，也应引起重点关注。内梅罗指数分析结果表明，本次评价的106批次大米重金属污染均在安全等级。