ICP-MS法测定陇南绿茶中7种重金属元素含量及健康风险评估

王君

摘要：采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法测定了75份陇南绿茶样品中Pb，As，Cd，Cr，Co，Sb和Hg 7种重金属元素的含量，通过目标风险系数（THQ）和风险指数（HI）评估绿茶中重金属对人体的健康安全风险，为陇南绿茶的饮用安全提供科学依据.结果表明，7种重金属元素的每日摄入量（EDI）均低于该元素的每日参考剂量（RfD），THQ值大小依次为Pb＞Co＞Cr＞Cd＞Sb＞As＞Hg，其中Pb，Co和Cr对HI贡献率较高，是主要的风险元素.各元素的THQ和HI均小于1，表明陇南绿茶中这些重金属元素不会危害到消费者的身体健康.

关键词：电感耦合等离子体-质谱法（ICP-MS）；陇南绿茶；重金属；健康风险评估

中图分类号：O 657.63;R 284.1文献标志码：A文章编号：1001-988Ⅹ（2023）04-0089-05

我国拥有悠久的饮茶历史，茶叶是中国最具代表性的文化符号之一［1］.其中未经发酵的绿茶，既保留了鲜叶的天然物质，又含有较多的茶多酚、儿茶素、氨基酸、维生素等营养成分，具有抗氧化、抗衰、防癌、杀菌等效果［2-3］.陇南是甘肃唯一的产茶区，茶园主要分布在康县、文县、武都县.“陇南绿茶”是陇南特产，已被认证为中国地理标志农产品［4］.

近年来，随着消费者对茶叶品质要求的不断提高，茶叶质量安全受到更多重视，尤其是对人体产生重要影响的重金属残留问题，备受国内外学者关注［5-6］.重金属是持久性有毒污染物，在土壤中积累造成水和农作物的污染，污染物又經过食物进入人体，在人体内长期累积可能会引起癌变和致畸等危害［7-10］.殷国英等［11］采用ICP-MS法测定了2019年惠州市售茶叶中Cr，Cu，As，Cd等8种金属元素的污染现况.李杰等［12］采用ICP-AES法测定了绿茶中的11 种重金属元素含量.李永娟等［13］采用恒重法、比色法及ICP-AES法分析比较了甘肃陇南6种茶叶的生化成分及4种微量元素的溶出特性.目前尚未有陇南绿茶中重金属元素含量测定及健康风险评估较为全面的研究报道.

本研究选取陇南地区文县、康县和武都3个主要产茶区的75份市售本地绿茶样品，采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定了茶叶中Pb，As，Cd，Cr，Co，Sb和Hg 7种重金属元素的含量，通过现有的风险评估模型对绿茶中的重金属进行健康风险评估，为陇南绿茶的饮用安全提供科学依据，对茶叶质量和安全起到有效的监管作用.

1 材料与方法

1.1 样品来源

选取陇南主要产茶区文县、康县和武都区当地茶厂生产的75份绿茶样品，均为陇南本地产茶叶，其中文县26份，康县36份，武都13份.

1.2 试剂与仪器

混标溶液（100 μg·mL-1，QCS-ASL-21-1）：AccuStandard公司；汞单元素标准溶液（100 μg·mL-1，GSB04-1729-2004）：国家有色金属及电子材料分析测试中心；铑元素内标溶液（10 μg·mL-1，N9303749）：PerkinElmer公司；Au单元素标准溶液（1 000 μg·mL-1，GSB04-1715-2004）：国家有色金属及电子材料分析测试中心；茶叶成分分析标准物质（GBW10016a（GSB-7a））：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所；硝酸（优级纯）：国药集团化学试剂公司.

Agilent8900电感耦合等离子体质谱仪：Agilent公司；UItraCLAVE微波消解仪：意大利麦尔斯通公司；SQP分析天平：德国赛多利斯.

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

茶叶样品经充分研磨粉碎并混合均匀，称取约0.2000 g的样品于石英消解管中，加入3 mL HNO3，加盖密封后放入微波消解仪.消化完毕后取出石英管，用纯水将消化液转移至50 mL定容管中，多次洗涤，定容至刻度，混匀备用，同时做试剂空白.

1.3.2 标准曲线配制

1）Pb，As，Cd，Cr，Co和Sb的标准曲线.准确吸取1 mL混标溶液（100 μg·mL-1）定容在10 mL比色管中，得到混标储备液（10 μg·mL-1）备用.通过逐级稀释得到浓度为0.0，2.0，5.0，10.0，15.0，20.0，30.0，40.0 ng·mL-1的混标溶液，并通过ICP-MS测定，得到混标曲线.

2）Hg标准曲线.

准确吸取0.1 mL Hg标准溶液（100 μg·mL-1）定容在100 mL容量瓶中，得到Hg储备液（100 μg·L-1）备用.用汞标准稳定剂（2 μg·mL-1的Au元素溶液）逐级稀释配制成质量浓度为0.0，0.4，0.8，1.2，1.6，2.0 ng·mL-1的汞标准溶液，通过ICP-MS测定，得到汞标准工作曲线.

1.3.3 仪器条件

2 结果与讨论

2.1 检验方法及标准曲线

2.1.1 检验方法

常用多元素检测方法包括电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）.ICP-MS法相对于ICP-AES法在痕量元素测定方面具有低背景值、高灵敏度和低检出限等优势，检出限大部分为10-9数量级，而ICP-AES法大部分元素的检出限为10-6，检出限相对较高，更适合于含量高的常量元素的分析检测.本实验测定的绿茶中Pb，As，Cd，Cr，Co，Sb和Hg 这7种重金属元素的含量较低，综合考虑实际检测中各元素含量及仪器检出限因素的限制，为了得到更加真实准确的测试结果，文中选择了ICP-MS法进行分析检测.

2.1.2 標准曲线

在仪器最佳工作条件下，对混合标准溶液进行测定，以各重金属元素的质量浓度为横坐标，响应强度为纵坐标绘制标准曲线，得到线性回归方程和相关系数.以11次空白测量值的标准偏差与各元素标准曲线斜率比值的3倍为该元素的仪器检出限值.由表3看出，7种重金属元素的标准曲线方程相关系数R2在0.9992～0.9999，表明各元素在选定的标准系列浓度范围内呈现较好的线性关系［17］.

2.2 绿茶样品检测结果分析

ICP-MS对75份茶叶样品中Pb，As，Cd，Cr，Co，Sb和Hg 7种重金属元素含量进行测定，其中汞元素均未检出.Pb含量范围为0.081～1.210 mg·kg-1，平均值为0.331 mg·kg-1，中位值为0.240 mg·kg-1；As含量范围为0.017～0.106 mg·kg-1，平均值为0.044 mg·kg-1，中位值为0.042 mg·kg-1；Cd含量范围为0.009 0～0.064 mg·kg-1，平均值为0.030 mg·kg-1，中位值为0.025 mg·kg-1；Cr含量范围为0.112～1.679 mg·kg-1，平均值为0.442 mg·kg-1，中位值为0.334 mg·kg-1；Co含量范围为0.083～0.640 mg·kg-1，平均值为0.224 mg·kg-1，中位值为0.165 mg·kg-1；Sb含量范围为0.003～0.033 mg·kg-1，平均值为0.011 mg·kg-1，中位值为0.009 mg·kg-1.由图1看出，样品中Pb，Cr和Co元素的含量差异较大，均出现了一些偏离较大的值，其中Cr元素的偏离幅度最大；As，Cd和Sb的含量基本集中在偏低的范围内.

由图2看出，武都、文县和康县三个地区样品中的Pb含量差异较大.文县样品的Pb含量范围较集中，多在偏低范围内;康县样品的Pb含量变化幅度较大，出现了较大的偏离值;武都样品中Pb的变化范围次之，其中位值与文县样品中Pb的基本一致.三个地区样品中As含量的变化幅度均不太大，其中康县的As含量相对较大，文县的As出现了一个偏离较大的值，但总体多集中在浓度偏低的范围内.与其他两个地区相比较，武都样品中Cd含量变化幅度较大，Cd的中位值在三个地区中基本一致；文县Cr含量的变化幅度较大，出现了一个偏离较大的值，且总体值较其他两个地区偏高，武都和康县的Cr变化范围相对集中，武都多集中在含量较低的范围内；与其他两个地区相比，康县样品Co含量的变化幅度较大，与文县样品均出现了偏离较大的值，三个地区Co的中位值基本一致；三个地区样品Sb元素含量都偏低，故其变化幅度均不大.

2.3 方法准确度验证

本实验将茶叶成分分析标准物质（GBW10016a（GSB-7a））作为质控样品加入实验，从而验证实验结果的准确度.由表4可知，茶叶标准物质的检测结果均在参考值的误差范围内，说明该方法测定茶叶中7种重金属含量的结果准确可靠.

表5看出，对一份茶叶样品加入2个不同浓度的标准溶液，各元素加标回收率均在95.0%～105.0%，且相对标准偏差都小于3%，进一步证明了该方法测定结果准确，精密度好.

2.4 重金属健康风险评估

由于饮茶人群儿童比例极低［18］，因此本研究的饮茶人群只考虑成年人.根据我国居民茶叶消费量，每人每天饮茶均值为11.4 g［19］.茶叶中Pb，As，Cd，Cr，Co，Sb和Hg 7种重金属元素的每日参考剂量（RfD）［20-22］、每日摄入量（EDI）、目标风险系数（THQ）和风险指数（HI）［23］的结果见表6.

由表6看出，各元素EDI值为Hg＜Sb＜Cd＜As＜Co＜Pb＜Cr，且THQ均较小，大小依次为Pb＞Co＞Cr＞Cd＞Sb＞As＞Hg.HI是各元素的潜在风险总和，陇南绿茶中7种重金属元素的THQ和HI均小于1，表明该地区重金属元素潜在风险较小，不会危害到消费者的身体健康.

3 结论

采用ICP-MS法同时测定了75份陇南绿茶中Pb，As，Cd，Cr，Co，Sb和Hg的含量，通过目标风险系数（THQ）和风险指数（HI）对绿茶中的重金属含量进行风险评估.结果显示，7种重金属元素的EDI均低于USEPA推荐的该元素的每日参考剂量（RfD），THQ值大小依次为Pb＞Co＞Cr＞Cd＞Sb＞As＞Hg，其中Pb，Co和Cr对HI贡献率较高，是主要的风险元素.各元素的THQ和HI均小于1，表明陇南绿茶中这些重金属元素不会危害到消费者的身体健康.

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（责任编辑 陆泉芳）