ICP-MS测定贵州地区大米中Pd、Cd、As元素的含量及安全评估*

冯婷婷，但 茜，高 敏，张 建，马义虔

(贵州省产品质量检验检测院，贵州 贵阳 550016)

大米作为中国大部分地区的主要食品深受民众的青睐。但是随着现代工业的发展，以及在水稻种植过程中化肥农药的施用不合理和稻米加工过程中引起的污染[1]都会使稻米被重金属污染的危险增大，从而危害身体健康。产出的大米重金属超标的情况日趋严重[2]由于人体的代谢能力限制，进入身体的大部分重金属会积蓄在人体内，对人体健康产生潜在威胁[3]。

如As、Cd可引发人类癌症，已被国际癌症研究机构(IARC)列为Ⅰ类致癌物。一度引起轰动的“镉大米”已经在人们的眼前展现了它给人体健康带来的严重后果，镉(Cd)大米通常是指大米中Cd元素含量超过国家标准限定值的大米[4]。它以食物为载体进入人体，较大一部分在肾脏蓄积，其次是蓄积在肝脏，当含量达到一定水平的时候会对肾脏、骨骼和消化系统起损害作用，会导致肾衰竭、骨软化及骨质疏松等，危及人体健康[5-6]。Pb可对消化系统、神经系统、血液系统等造成验证损害[7-9]。

与此同时，对健康越发看重以及相关部门逐步完善的监管制度，食品安全便是百姓关注的焦点和相关部门监管的重点，所以对食品质量与安全的要求会越来越高。所以提高大米中重金属的检测技术用于监控和分析大米污染情况具有重大意义。

1 实 验

1.1 仪器与试剂

iCAP Qc-UItiMate 3000电感耦合等离子体质谱仪，DIONEX；MARS6微波消解仪，美国CEM；VB24UP赶酸器，北京莱伯泰科仪器股份有限公司；Chorusl超纯水系统，英国Elga；AE200电子分析天平，Mettler。

65%硝酸(GR)，Merck公司；30%过氧化氢(GR)，Merck公司；100 mg/L多元素标准溶液，国家有色金属离子及电子材料分析测试中心；小麦粉国家标准物质(GBW08503c)，国家粮食局科学研究院；豆角国家标准物质(GBW10021)，IGGE。

采集贵阳、安顺、黔东南、黔南、遵义等5地区的大米样品共200份。

1.2 实验方法

1.2.1 样品前处理

称取约0.5 g样品放入微波消解罐中，加入6 mL HNO3和2 mL H2O2，扭紧罐盖，放入微波消解仪进行消解，消解完成后冷却至室温，定容至50 mL，摇匀备用。同时做样品空白[10]。

1.2.2 大米的判定依据和安全评估方法

判定依据：依照GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中规定的限量值作为判定标准，即，Pb≤0.2 mg/kg；Cd≤0.2 mg/kg；As≤0.2 mg/kg[11]时为合格。

评估方法：以单项污染指数为基础和内梅罗综合污染指数[12-16]评价大米的安全程度。单项污染指数计算方法：

Pi=Ci/Si

(1)

其中，Pi为污染物元素i的污染指数，Ci为污染物元素i的实测值，Si为污染物元素i的评价标准。当Pi≤1.0时表明大米未被污染，Pi>1.0时，表明大米已受污染。

综合污染指数计算方法：

(2)

其中，Pz为综合污染指数，Pmax为Pi最大值，Pave为Pi平均值，当Pz≤0.7为优良，0.73.0为重度污染[14]。

2 结果与讨论

2.1 测定方法的结果

2.1.1 精密度和回收率

选取一个大米样品溶液，对大米中Pb、Cd、As 3种元素进行7次重复性测定实验，并且根据测定的数据结果计算相应的相对标准偏差，其范围在2.2%～4.8%，见表1。表明此方法精密度高，稳定性好。

表1 精密度测试结果

选取一个大米样品进行加标回收率实验来验证方法的准确度。将此大米称取四份，两组为本底组，两组为加标组，加标组加入Pb、Cd、As标准溶液，同时做试剂空白，在同等条件下对2组样品进行前处理及测定，根据测定结果计算加标回收率，结果见表2。

表2 加标回收率实验结果

从表2可以看出，3种元素的加标回收率范围在92.6%～100.4%。回收率较高，表明此方法准确度良好。

2.1.2 线性范围和相关系数

表3 标准曲线和方法检出限

从表3中可知：As、Pb、Cd 3种元素的相关系数均大于0.999，线性范围在0～2 μg/L，检出限在0.0002～0.0372 mg/kg范围，表明该方法灵敏度高。

2.2 大米中Pb、Cd、As元素含量分析

采集贵州5个产区的大米共200份，测定结果见表4。依据GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》中的限量规定，本实验大米中Pb的超标数为1份，超标率为0.5%；Cd的超标数为0，超标率为0%；As的超标数为2份，超标率为1%。

表4 Pb、Cd、As 测定结果

图1 Pb、Cd、As 元素的地区分布特征

各地区Pb、Cd、As元素的含量分布特征见图1，具体表现为Pb元素遵义>贵阳>安顺>黔东南>黔南，Cd元素黔南>安顺>黔东南>贵阳>遵义，As元素黔南>安顺>遵义>贵阳>黔东南。且5个地区中Pb、Cd、As 3种元素的污染程度均为As>Cd>Pb。

2.3 安全评估结果

在200份样品测定结果中，根据单因子污染指数计算方法分析得出的结果为：Pb的单因子污染指数Pi>1.0的样品为1份，Cd的指数单因子污染Pi>1.0的样品为3份，As的单因子污染指数Pi>1.0的样品25份。

根据综合污染指数计算方法得出Pz=1.14，即1.0

3 结 论

(1)方法灵敏度好、精密度好、准确度较高；

(2)根据大米中Pb、Cd、As三种元素的检出情况可以看出，Pb元素在贵州几个地区的污染程度都很低。Cd元素的检出率为100%，均在安全限值内。As元素的检出率为100%，有超标情况，总体测定值偏高，说明贵州地区的环境土壤中As元素含量较高，分布较广；

(3)贵州地区大米的实际综合污染水平低于轻度污染。但As元素单因子污染指数说明贵州地区的大米正面临着被As元素大量污染的风险；

(4)根据GB 2762-2017，大米中Pb、Cd、As三种元素的超标率非常低，表明几种元素在大米中的含量较少，绝大部分都符合国家标准限量，可认为总体上是相对安全，品质良好的。但也应该注意长期摄入含重金属的大米对健康有一定的风险。