原子荧光法测定大米粉总汞过程中浓硝酸用量的研究

曾育聪 黄昌兴 肖丽慧 黄少娟

摘 要：为减少检测误差，提高大米粉中总汞测定的准确度，本文对原子荧光法测定大米粉中总汞含量的实验条件进行优化，并进行方法学评价。结果表明，汞元素标准溶液的荧光强度随着溶液硝酸浓度的增加逐步增强；6 mL浓硝酸完全消化0.4 g大米粉并定容，样品溶液的硝酸浓度为2.86～2.88 mol·L-1，标准溶液的硝酸浓度与样品溶液的硝酸浓度保持一致，大米粉质控样品中总汞的检测结果符合标准值，加标回收率为95.5%～108.0%，方法的灵敏度、准确性能满足大米粉中总汞的监测要求。

关键词：总汞；大米粉；原子荧光光谱法

Abstract： In order to reduce the detection error and improve the accuracy of the determination of total mercury in rice flour， this paper optimizes the experimental conditions for the determination of total mercury in rice flour by atomic fluorescence method and carries out methodological evaluation. The results showed that the fluorescence intensity of the elemental mercury standard solution was gradually enhanced with the increase of the nitric acid concentration of the solution; 6 mL of concentrated nitric acid completely digested 0.4 g of rice flour and was fixed in volume， and the nitric acid concentration of the sample solution was 2.86～2.88 mol·L-1， and the nitric acid concentration of the standard solution was kept in the same level with the nitric acid concentration of the sample solution， and the results of the detection of the total mercury in the quality control samples of rice flour were in accordance with the standard values， and the spiked recoveries were 95.5%～108.0%， and the sensitivity and accuracy of the method can meet the requirements for the monitoring of total mercury in rice flour.

Keywords： total mercury; rice flour; atomic fluorescence spectroscopy

重金属污染是食品安全的重要影响因素之一。水稻在受污染的土壤中生长，对重金属有明显的富集现象[1-2]。作为稻谷中常见的重金属污染元素之一，汞及其化合物可通过食物链进入人体并蓄积，对脏器造成不可逆伤害[3]。目前，主要依据《食品安全国家标准 食品中总汞及有机汞的测定》（GB 5009.17—2021）中规定的方法对食品中汞元素含量进行检测，其中原子荧光光谱分析法因方法成熟、结果稳定可靠、成本较低，使用最为广泛[4]。国标中规定使用硝酸溶液（1+9）稀释配制汞元素标准系列溶液，但并未规定样品上机溶液的酸度，已有研究表明溶液的酸度会影响汞元素的荧光强度[5]。由于样品上机溶液的酸度与样品消化时使用的浓硝酸量有关，故本文研究了对特定范围质量的大米粉进行消化所需的浓硝酸的量与样品上机溶液酸度之间的关系，确定合适的浓硝酸用量及汞元素标准溶液的酸度，优化大米粉中总汞的原子荧光光谱测定方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大米粉质控样品[（证书编号：203WM10081；总汞标称：（0.036±0.002）mg·kg-1]，中国检验检疫科学研究院；汞单元素溶液标准物质（证书号：GBW（E）080124；浓度：100 mg·mL-1），中国计量科学研究院；浓硝酸（优级纯），美国J.T.Baker；氢氧化钾、过氧化氢（分析純），西陇化工。

1.2 仪器与设备

AFS-2100型双道原子荧光光度计，北京科创海光仪器有限公司；MDS-6型微波消解仪，上海新仪微波化学科技有限公司；FA 2004型万分之一电子天平，上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法

硝酸-过氧化氢法：称取适量大米粉末样品，加适量浓硝酸，室温反应30 min，加过氧化氢2 mL，微波消解；110 ℃加热1 h，去除体系中的过氧化氢，冷却后，用高纯水定容至25 mL，上机测定。同时做空白试验。

1.3.1 微波消解条件

微波消解的条件如表1所示。

1.3.2 光谱条件

光电倍增管负高压：250 V；灯电流：25 mA；原子化器高度：10 mm；载气：氩气；载气流量：400 mL·min-1；屏蔽气流量：1 000 mL·min-1；读数时间：19 s；延迟时间：2 s。

2 结果与分析

2.1 硝酸溶液浓度对汞元素标准液荧光强度的影响

用体积浓度为5%、10%、15%、20%和25%的硝酸溶液配制浓度为2.0 μg·L-1的汞元素标准溶液，荧光强度测定结果见图1。

由图1可知，随着硝酸体积浓度的增加，2.0 μg·L-1的汞元素标准工作溶液的荧光强度逐步增强，相对于5%硝酸体积浓度，硝酸体积浓度为10%、15%、20%、25%时，汞元素标准溶液荧光强度增加的幅度分别为18.68%、28.40%、37.80%、50.37%。荧光强度增强的原因可能为溶液酸度增加，与氢氧化钾的反应更剧烈，热效应导致更多的汞原子态蒸汽被载气输送至原子化器中，从而被检测到。

2.2 浓硝酸用量对消解样品的上机溶液中硝酸摩尔浓度的影响

称取质控大米粉末样品0.40 g（精确至0.001 g），分别加浓硝酸4 mL、6 mL、8 mL（编号为A、B、C），按1.3中的步骤消化、定容，用浓度为0.5 mol·L-1的氢氧化钾标准溶液滴定，计算溶液的硝酸摩尔浓度，平行测定6次，结果见表2。由测定结果可知，消化相同质量大米粉末，随着浓硝酸用量的增加，剩余的硝酸量越多，上机溶液的硝酸摩尔浓度增加越明显。

2.3 浓硝酸用量对质控样品总汞含量测定结果的影响

称取质控大米粉末样品0.40 g（±0.001 g），分别加浓硝酸4 mL、6 mL、8 mL（编号为A、B、C），按1.3中的步骤消化、定容，配制相应硝酸浓度的汞元素标准溶液，测定样品中总汞的含量，平行测定6次，结果见表3。

在实验条件下，4 mL的浓硝酸未能完全消化大米粉末，导致结果偏低，而6 mL、8 mL两组的测定结果均在质控样品的范围内，说明在实验条件下，6 mL浓硝酸即可完全消解大米粉。

2.4 不同质量大米粉的消化试验结果

由2.3可知，在实验条件下，6 mL的浓硝酸可使大米粉完全消解，为进一步研究样品称量的合适范围，分别称取大米粉0.40 g、0.50 g、0.60 g（精确至0.001 g），分别编号D、E、F测定总汞含量，平行测定6次，结果见表4。由测定结果可知，当大米粉质量在0.40～0.50 g时，能准确测得样品中总汞的含量，说明在实验条件下6 mL的浓硝酸能完全消解样品；当样品质量增加至0.6 g时，6 mL的浓硝酸不足以消化全部样品，导致测得的结果偏低。

2.5 方法学研究

2.5.1 标准曲线方程和检出限、定量限

考察浓度为0.1 μg·L-1、0.2 μg·L-1、0.4 μg·L-1、0.8 μg·L-1、1.6 μg·L-1和2.0 μg·L-1的标准系列的相关系数，并采用国际纯粹与应用化学联合会规定的方法考察检出限、定量限。结果显示，线性方程的相关系数（R2）为0.999 7，检出限、定量限分别为0.002 6 mg·kg-1和0.008 9 mg·kg-1。

2.5.2 方法正确度和精密度

称取适量空白大米样品，加入汞元素标准溶液，加标量为0.02 mg·kg-1（编号G）和0.04 mg·kg-1（编号H），使用本文优化条件进行测试，平行测定6次，结果见表5。两个浓度水平的变异系数（Coefficient of Variation，CV）分别为4.36%和1.51%，加标回收率在95.5%～108.0%，根据《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》（GB/T 27417—2017）关于方法正确度、精密度的规定（当浓度水平范围＜0.1 mg·kg-1时，方法回收率为60%～120%，变异系数为15%），本研究优化建立的测定方法正确度、精密度良好。

3 结论

采用原子荧光法测定总汞，上机溶液与汞元素标准溶液的酸度不一致会影响总汞测定结果的正确度，因此保持两者酸度一致是确保检测结果准确度的关键。在实验条件下，6 mL浓硝酸能完全消解大米粉样品，配制相应酸度的汞元素标准工作溶液，通过所得的曲线方程能准确获得大米粉质控样品中总汞的含量，加标回收率为95.5%～108.0%；方法的检出限、定量限均满足国标GB 5009.17—2021规定的要求。本研究结果对大米粉样品的前处理和总汞含量的检测工作具有实际指导意义。

参考文献

[1]陈晨，陈小华，沈根祥，等.水稻对5种重金属累积特征及食用安全研究[J].生态毒理学报，2021，16（5）：347-357.

[2]ZWICKER R，PROMSAWAD A，ZWICKER B M，et al.Cadmium content of commercial and contaminated rice， Oryza sativa， in Thailand and potential health implications[J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，2010，84（3）：285-288.

[3]STRICKMAN R J，MITCHELL C P J.Accumulation and translocation of methylmercury and inorganic mercury in Oryza sativa： an enriched isotope tracer study[J].Science of the Total Environment，2017，574：1415-1423.

[4]李广.水稻中常见重金属的检测方法概述[J].北方水稻，2022，52（2）：57-60.

[5]陈曦，周明慧，伍燕湘，等.稻米中汞元素的样品前处理和检测关键因素研究[J].分析科学学報，2022，38（1）：56-60.