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ICP-MS、AFS、GF-AAS对食品中As、Cd、Hg、Pb的检查对比分析

更新时间:2016-07-05

1.试验分析

试剂:多元素混合标准储备液,含As、Cd、Hg、Pb元素的储备液10mg·L-1,100mg·L-1的As、Cd、Hg、Pb单元素标准溶液,1.0mg·L-1的Sc、Ge、In、Bi在线内标溶液,硝酸和高氯酸混合消化液,此外,还需要0.1%的硝酸镁一硝酸钯混合基体改进剂,5%的硫脲一抗坏血酸溶液,乳粉和大麦粉。

试验仪器:电感耦合离子体质谱仪(iCAP RQ,赛默飞),原子荧光分光光度计(NanoDrop 3300,赛默飞),石墨炉原子吸收光谱仪(3300,赛默飞),微控数显电热板(EH20B,苏州江东精密仪器有限公司),超纯水处理(UPWS,杭州永洁达净化科技有限公司)高压密闭微波化学工作站。

在试验前,需要用1.0mg·L-1在线内标溶液兑0.1mg·L-1质谱调谐液,优化对ICP—MS仪器测定时的工作条件,通过这种方式可以得到ICP—MS元素测定仪器技术参数。

我们家是在这以后开始使用这种先进洁具的,由于没有机会去日本采购,买的是国货,价格比日本货便宜,售后服务也不错,有了故障一打电话立马上门维修,还不收费用。但遗憾的是出故障的频率比较高,不收维修费却收不算低的材料费,不但影响使用,而且日积月累,价格也贵了许多。不过据说,现在国产马桶盖的质量也已经有了脱胎换骨的提升。

2.试验结果及分析

(1)ICP-MS、AFS、GF-AAS法

①ICP-MS(电感耦合等离子体质谱)法。首先,用As、Cd、Pb等多种元素混合在一起的标准溶液配制标准系列溶液,所配置的标准系列溶液的浓度需要达到0.5、2.5、12.5、50.0ug·L-1,然后使用单元素标准溶液配制标准系列溶液,所用到的单元素标准溶液为Hg,配制的标准系列溶液浓度为0.10、0.25、1.00ug·L-1

翠山地貌类型为垅岗状丘陵,上覆较厚的松散砂砾石,顶部被黄土覆盖,具有与河漫滩沉积物相似的二元结构(下部为河床相砂砾、上部为河漫滩相细粒亚黏土)。在公园南侧陡坎下部地貌类型为冲积—洪积倾斜平原。陡坎下部地势平坦,地形坡降为1%~3%,多为戈壁荒地,其次为耕地,一般海拔450~600 m。陡坎正处于两种地貌单元界线处,地形突变,在两地貌单元间形成较大落差,因此在翠山南侧地表侵蚀较强,沟谷发育。

在试验过程中,选取食品样品是大米粉和乳粉,采用电感耦合等离子体质谱法对食品中的As、Cd、Hg、Pb含量进行测定,然后采用原子荧光法测定食品中的As、Hg含量,采用石墨炉—原子吸收法测定食品中的Cd、Pb含量。再对四种重金属元素的测量偏差和相对误差进行了计算,对测定结果的差异性进行了统计,如表1:

(2)样品测定的处理方法

采用ICP-MS仪器对样品进行测定前,需要用微波消解法对需要测定的样品实施处理,具体的步骤:在罐中加入0.5克试样、浓硝酸5毫升和过氧化氢1毫升;静置5分钟后,将消解罐安装好,放入微波消解系统;按照最佳工作条件实施试样消解;采用去离子水对消解液进行转移,然后将消解液定容于25毫升的容量瓶中;对消解液做试剂空白及物质验证所需要的分析。再采用湿式消解法对GF—AAS和AFS仪器测定样品进行处理,具体步骤:在锥形瓶中加入1.0克试样、15毫升硝酸和高氯酸混合消化液,浸泡一天;放置于电热板上,低温加热消解,待白烟减少,消解液颜色呈现无色透明可停止加热;用去离子水将消解液转移至50毫升的瓶子中,对消解液实施定容处理,同时对消解液做加标回收、试剂空白及物质验证分析的试验。

(3)采用不同方法测定食品试样中As、Cd、Hg、Pb的结果对比

③GF-AAS(石墨炉—原子吸收)法。同上述绘制标准曲线的方法相同,GF-AAS法绘制标准曲线也是采用单元素标准溶液Cd、Pb配制成标准工作溶液,所配置的溶液浓度需要达到4.0、40.0ug·L-1

表1 不同方法所测量的重金属元素对比差异值

试样元素ICP-MS法/(μg·g-1)AFS法/(μg·g-1)GF-AAS法/(μg·g-1)绝对偏差/(μg·g-1)相对误差/%大米粉As 0.183 0.192 -- -0.009 -4.8 Cd 0.041 -- 0.046 -0.005 -11.5 Hg 0.019 0.017 -- 0.002 11.1 Pb 0.283 -- 0.271 0.012 4.3乳粉As 0.094 0.089 -- 0.005 5.5 Cd 0.013 -- 0.012 0.001 5.5 Hg 0.005 0.004 -- 0.001 22.2 Pb 0.245 -- 0.276 -0.031 -11.9

(4)ICP-MS、AFS、GF-AAS三种方法的检出限对比

通过试验中取11次平行测定试剂空白溶液的结果与3次测定标准溶液的结果进行对比,然后根据试样称取质量与消解液定容体积得到检出限,结果如表2:

②AFS(原子荧光)法。首先,采用As单元素标准溶液配制标准系列溶液,其配制浓度依次为0、2.0、5.0、10.0、20.0ug·L-1,采用Hg单元素标准溶液配制标准系列溶液,配置的溶液浓度依次为0、0.1、0.2、0.5、1.0ug·L-1

以雷达所在位置为原点,在纵平面上,目标位置信息主要由观测距离r以及俯仰角θ来表征,其中观测距离标准差为σr,俯仰角标准差为σθ,则对应的协方差矩阵为

表2 不同方法下检出限的对比表

ICP-MS法 AFS法 GF-AAS法元素(μg·L-1)(ng·g-1)(μg·L-1)(ng·g-1)(μg·L-1)(ng·g-1)As 0-50.0 2.6 0-20.0 3.0 -- --Cd 0-50.0 0.9 -- 1.3 0-4.0 0.5 Hg 0-1.0 1.5 0-1.0 -- -- --Pb 0-50.0 3.8 -- -- 0-40.0 5.7

(5)ICP-MS、AFS、GF-AAS方法检测的准确度与精密度对比

为了验证不同方法所测定结果的准确性,在试验过程中对4种重金属元素含量进行了测定,通过计算得出不同方法所测定的食品中重金属的数值均在规定的标准数值范围内。通过对比,得到三种方法所测定的最终结果偏差值和精密度如表3:

表3 ICP-MS、AFS、GF-AAS方法检测的准确度与精密度对比

试样元素标准值/(μg·g-1)ICP-MS法/(μg·g-1)RSD/%AFS法/(μg·g-1)RSD/%GF-AAS法/(μg·g-1)RSD/%乳粉As 0.32±0.07 0.312 0.60 0.347 2.59 -- --Cd 0.15±0.04 0.119 2.27 -- -- 0.143 2.90 Hg -- 0.004 3.30 0.005 3.06 -- --Pb 0.34±0.13 0.272 3.45 -- -- 0.221 3.28 As 0.102±0.008 0.099 -- 0.109 -- -- --Cd 0.087±0.005 0.089 -- -- -- 0.083 --Hg 0.0053±0.0005 0.006 -- -- 0.004 -- --Pb 0.08±0.03 0.093 -- -- 0.082 -- --大米粉

3.讨论

与AFS、GF-AAS这两种检测方法相比,利用ICP-MS法检测食品中的重金属元素误差较小,一般在20%左右,在规定的误差范围内。从对比表中可以得到,As的平均相对误差在-3.1%,Hg的平均相对误差在7.4%,由此可得,ICP-MS法测定的As的值低于AFS法所测定的误差值,而利用ICP-MS法测定的Hg的值高于AFS法所测定的误差值,此外,Pb和Cd的平均相对误差分别为5.1%和2.3%,说明采用ICP-MS法测定食品中的重金属值比GF-AAS更显著。ICP-MS比较适合批量样品的分析,但是实验成本较高,而采用AFS、GF-AAS两种方法的试验成本相对较低,但是在个别元素的测定方面需要对样品进行稀释,所需分析时间较长。三种方法进行对比,都有灵敏度高、准确性好的优势,在实际样品检测过程中并没有显著性差异。

【参考文献

[1]毛红,刘丽萍等.应用ICP-MS与AAS测定食品中铅、镉、铜方法研究及比较[J].中国卫生检验杂志,2007(11).

戴学明,胡晓锋
《当代化工研究》 2018年第04期
《当代化工研究》2018年第04期文献

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