ICP-MS测定蔬菜样品中重金属元素的两种微波消解前处理方法

黄晓纯; 刘昌弘; 张军; 董泳秀; 刘文华; 赵秋香; 李锡坤

ICP-MS测定蔬菜样品中重金属元素的两种微波消解前处理方法

1.
广东省物料实验检测中心，广东广州 510080
2.
暨南大学，广东广州 510632

基金项目:

广东省财政地质专项(2011208)

广东省财政地质专项 2011208

详细信息

作者简介:
黄晓纯，硕士研究生，主要从事岩石矿物和生物样品的分析工作。E-mail：skiety@126.com

中图分类号: O657.63;O652.4
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出版历程
- 收稿日期: 2012-07-25
- 录用日期: 2012-11-18
- 发布日期: 2013-07-31

Two Microwave Digestion Pretreatment Methods for Determination of Heavy Metals in Vegetable Samples

1.
Material Testing Center of Guangdong Province, Guangzhou 510080, China
2.
Jinan University, Guangzhou 510632, China

摘要

摘要: 微波消解法是处理生物样品的主要技术，但存在处理效率不高等问题还有待进一步研究。本文采用高压低通量(12位)和低压高通量(41位)微波消解法对蔬菜样品进行前处理，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定砷、镉、铬、铜、镍、铅和锌，氢化物发生-冷原子荧光光谱法(HG-CAFS)测定汞。采用两种前处理方法消解标准物质GBW 10010(大米)和GBW 10014(圆白菜)，ICP-MS的测定值与标准值基本吻合，全流程加标回收率为91.5%~103.8%；用于测定GBW 10010和GBW 10014，因GBW 10010中铬、铅、砷，GBW 10014中砷的含量较低，测定值与标准值的相对误差较大；其余元素的测定值与标准值基本相符，表明两种前处理方法均能满足分析要求。但在保证测定结果质量的前提下，低压高通量微波消解处理样品，试剂用量少，单次样品处理量大，更加适合大批量生物样品的前处理。
- 蔬菜样品 /
- 重金属元素 /
- 高压低通量微波消解 /
- 低压高通量微波消解 /
- 电感耦合等离子体质谱法 /
- 氢化物发生-冷原子荧光光谱法
Abstract: Microwave digestion technology is a relatively recent method for processing biological samples, but there are some problems, such as low efficiency, which require further study. As described in this paper, vegetables were decomposed by two different microwave digestion methods of high pressure low flux and low pressure high flux microwave digestion. The contents of As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn in the sample solutions were determined by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS), and contents of Hg by Hydride Generation-Cold Atomic Fluorescence Spectrometry (HG-CAFS). As shown by the experimental results, the measured value of National Standard Reference Materials is in agreement with the certified values by the two different methods. The relative errors of the two methods were less than 21%, the relative standard deviation was less than 4% and the recovery ratios were 91.5%-103.8%. Low pressure high flux microwave digestion method is a better method of sample dissolution for large quantities of biological sample analysis because it improves the efficiency of sample digestion.

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北京的四月是一座桥，你在此岸凭栏远眺了一整个冬天，刚到隔岸隐有花红柳绿，还没来得及跨过这一泓春水，那头却早已是花事喧嚣了。今年北京的冬天格外漫长，雪下得极少。如此漫长的寒冷，地下万物是否安好？眼下总算到了四月，于是选了一个晴朗的早晨，去了离奥运村不远的海棠花溪，发现那里早已花攒锦簇，人山人海。

北京的春天，时间极短，仿佛自然界所有的蛰伏和苏醒都在一刻完成。花溪边，海棠猩红鹦绿，叠萼重跗；游人笑意盈盈，在花海下徜徉，流连争睹海棠春睡的娇姿。偶遇一阵轻风，飘来一丝幽香，花不醉人自醉。抬眼见，晴空碧蓝，袅娜花叶，相触云里，翘首花蕾，低头浅笑，摇曳中，天资尽显，纯洁、华丽、高贵。

日时还在流逝，四月即将结束，忙碌中也几近忘记了这段惬意的观花时光。直到一次偶然，又将海棠景象带回到近旁。

这是一次偶然中的必然吧，使自己第一次有时间在楼前的庭院里坐下。斑驳的木椅，十七年间生长起来的树木花草。既熟悉又陌生，以前皆不曾仔细留意过。几经寒暑，早期种下的，已成参天大树，新近移植的，也已苍翠欲滴，郁郁葱葱。

几棵槐树，长得十分的挺拔，虬枝苍劲，萼繁叶密。但一棵因了过度修剪，砍掉了所有枝杈，只剩一根光秃的主干。细细寻找，也没有找到一棵新芽。再茂盛、再生机勃勃的树木和森林，无度地修剪和砍伐，也必然会凋亡。这株槐树，是否也已经不再有生的希望？身边不远处，长着一棵修剪适度的泡桐，新枝初生，阔叶嫩绿，想必来年定会花香四溢吧。

沉思中，抬眼仰望，竟意外发现自己正坐在一株海棠树下。而这株海棠曾经在月初让我万分惊讶———如此人烟繁华之地还有这般脱俗的海棠？！现在看来，颇有蓦然回首，灯火阑珊处之感。此时的这株海棠，已挂满了粒粒青色的嫩果。青果上还有残留的花蕊，四周的绿叶衬着毛茸茸的嫩果，陪伴着，呵护着，在宇宙中曼妙的阳光和大地母亲无私的滋养下，一起成长。

四月里，你一路奔忙着越过绚烂，走向青涩。尽管裙裾不再风中蹁跹，但请继续保持你凌空的姿态。你要用你的每一根神经触遍一整个夏天的阳光，再用每一根血管输送一整个大地对天空的仰望……

主编：罗立强

2014年4月27日

北京

表 1 微波消解程序

Table 1 Procedures of microwave digestion

步骤	消解时间t/min		消解功率P/W		消解温度θ/℃
步骤	高压	低压	高压	低压	高压	低压
1	10(升温)	10(升温)	1500	1500	120	120
2	5(保温)	5(保温)	1500	1500	120	120
3	5(升温)	10(升温)	1500	1500	160	150
4	10(保温)	5(保温)	1500	1500	160	150
5	5(升温)	10(升温)	1500	1500	200	175
6	20(保温)	20(保温)	1500	1500	200	175

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表 2 线性范围、线性回归方程及相关系数

Table 2 Linearity ranges，linear regression equations and correlation coefficients

元素	线性方程	相关系数	线性范围 ρ_B/(μg·L^-1)
Cr	y=4.8947×10³x	0.9999	0~100
Ni	y=1.7185×10³x	0.9999	0~100
Cu	y=4.2695×10³x	1.0000	0~100
Zn	y=0.9184×10³x	0.9999	0~100
As	y=0.9588×10³x	0.9999	0~100
Cd	y=3.0284×10³x	0.9999	0~100
Pb	y=9.7697×10³x	0.9999	0~100
Hg	y=1.2385×10³x-14.059	0.9995	0~1.00

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表 3 加标回收试验

Table 3 Recovery test of the method

元素	高压低通量微波消解法				低压高通量微波消解法
元素	加标前 ρ_B/(μg·L^-1)	加标浓度 ρ_B/(μg·L^-1)	加标后 ρ_B/(μg·L^-1)	回收率/%	加标前 ρ_B/(μg·L^-1)	加标浓度 ρ_B/(μg·L^-1)	加标后 ρ_B/(μg·L^-1)	回收率/%
Cr	117.6	80.0	200.0	103.0	128.8	80.0	207.3	98.1
Ni	27.2	20.0	45.5	91.5	30.4	20.0	50.9	102.5
Cu	45.6	40.0	85.2	99.0	54.4	40.0	93.0	96.5
Zn	149.6	80.0	232.6	103.8	138.4	80.0	215.7	96.6
As	20.8	20.0	40.6	99.0	23.2	20.0	43.2	100.0
Cd	7.36	4.0	11.3	98.5	7.44	4.0	11.4	99.0
Pb	30.4	20.0	49.2	94.0	24.0	20.0	42.5	92.5
Hg	0.438	0.4	0.849	102.8	0.419	0.4	0.791	93.0
注：测定时溶液浓度超过标准曲线的元素做适量稀释。

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表 4 方法准确度和精密度

Table 4 Accuracy and precision tests of the elements

标准物质编号	元素	w_B/(μg·g^-1)			RE/%		RSD/%
标准物质编号	元素	标准值	高压消解	低压消解	高压消解	低压消解	高压消解	低压消解
GBW 10010 (大米)	Cr	(0.09)	0.04	0.03	-55.56	-66.67	3.25	2.45
	Ni	0.27±0.02	0.27	0.26	0.00	-3.70	2.14	0.41
	Cu	4.9±0.3	4.75	5.00	-3.06	2.04	1.21	0.74
	Zn	23±2	21.0	21.5	-8.70	-6.52	1.65	1.12
	As	0.102±0.008	0.097	0.101	-4.90	-0.98	2.34	2.34
	Cd^*	87±5	86.9	87.0	-0.11	0	0.21	0.26
	Pb	0.08±0.03	0.09	0.08	12.50	0	1.56	2.15
	Hg^*	5.3±0.5	5.01	5.33	-5.47	0.57	1.20	0.25
GBW 10014 (圆白菜)	Cr	1.8±0.3	1.77	1.79	-1.67	-0.56	2.15	1.21
	Ni	0.93±0.10	0.92	0.94	-1.08	1.08	2.90	0.32
	Cu	2.7±0.2	2.5	2.6	-7.41	-3.70	1.85	1.23
	Zn	262	26.6	25.7	2.31	-1.15	1.53	1.03
	As	0.062±0.014	0.075	0.062	20.97	0	2.65	2.52
	Cd^*	356	36.5	34.0	4.29	-2.86	0.16	0.21
	Pb	0.19±0.03	0.18	0.18	-5.26	-5.26	0.81	2.69
	Hg^*	10.9±1.6	10.5	10.6	-3.67	-2.75	0.56	0.67
注：带*元素单位为μg/kg，括号内的数据为参考值。

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表 5 高压低通量和低压高通量消解法的测定结果

Table 5 Analytical results of the elements in vegetables with high pressure and low pressure microwave digestion methods

样品编号	消解方式	w_B/(μg·g^-1)							w(Hg)/ (μg·kg^-1)
样品编号	消解方式	Cr	Ni	Cu	Zn	As	Cd	Pb	w(Hg)/ (μg·kg^-1)
1	高压低通量	1.47	0.34	0.57	1.87	0.26	0.092	0.38	5.47
1	低压高通量	1.61	0.38	0.68	1.73	0.29	0.093	0.30	5.24
2	高压低通量	1.21	0.18	0.42	1.38	0.042	0.83	0.54	3.51
2	低压高通量	1.33	0.19	0.45	1.54	0.041	0.91	0.58	3.60
3	高压低通量	0.63	0.13	0.40	1.30	0.026	0.42	0.22	2.13
3	低压高通量	0.64	0.14	0.47	1.61	0.026	0.51	0.23	2.67
注：测定时溶液浓度超过标准曲线的元素进行适量稀释。

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