单模微波消解-ICP-MS 法测定扇贝中的5 种重金属元素

王 冰，邵爱梅，朱 娴，彭怀雪，王 睿，徐 勤

（扬州市疾病预防控制中心，江苏扬州 225009）

重金属元素广泛存在于环境中，会通过水环境污染逐渐富集到海产品体内，对食用者的健康造成危害，因此海产品中重金属元素检测越来越受到重视[1-2]。目前，海产品中重金属的测定方法包括石墨炉原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等[3-7]。前处理大都采用普通微波消解法，其最高消解温度只能达到190 ℃，需要单独罐体密闭和泄压，消耗时间较长。相对于普通微波消解，单模微波消解简单易用、穿透力更强[8-9]。因此，本文采用单模微波消解-电感耦合等离子体质谱(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS)法测定扇贝中铬、砷、镉、汞和铅5 种重金属元素，建立快速准确检测扇贝中5 种重金属元素的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

扇贝样品（5 份）：购于本地市场。

硝酸：优级纯，美国Fisher；混合元素标准溶液（20 mg·L-1）： 美 国AccuStandard； 汞 标 准 溶 液（1 000 mg·L-1）：国家有色金属及电子材料分析测试中心；Sc、Ge、In 等内标混合液（100 mg·L-1）：美国Agilent；Li、Y、Ce、Tl、Co 质谱调谐液（0.1 mg·L-1）：美国Agilent；扇贝标准物质GBW10024：中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所。

1.2 仪器与设备

电感耦合等离子体质谱仪：7900，美国Agilent；微 波 消 解 仪：EThos A 型， 意 大 利Milestone；Discover SP-D，美国CEM；电热板：EH20Aplus，北京LabTech；EHD-16，北京东航科仪；超纯水系统：明澈TM-D 24uv，美国millipore；电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9101.1A 型，常州普天；电子天平：XS205DU，美国Mettler Toledo。

1.3 方法

1.3.1 标准溶液的配制

准确吸取混合元素标准溶液，用体积分数为2%的 硝 酸 溶 液 逐 级 稀 释 为0 μg·L-1、0.1 μg·L-1、0.2 μg·L-1、1.0 μg·L-1、2.0 μg·L-1、5.0 μg·L-1、10.0 μg·L-1、20.0 μg·L-1、50.0 μg·L-1和100.0 μg·L-1的系列混合元素标准溶液；准确吸取汞标准溶液，用体积分数为2%的硝酸溶液逐级稀释为0 μg·L-1、0.05 μg·L-1、0.10 μg·L-1、0.20 μg·L-1、0.50 μg·L-1、1.00 μg·L-1、2.00 μg·L-1和4.00 μg·L-1的系列汞标准溶液。

1.3.2 普通微波消解

取扇贝标准物质GBW10024 于80 ℃电热恒温鼓风干燥箱干燥4 h 后，准确称取0.5 g 参考GB 5009.268——2016[10]中消解方法加入8.0 mL HNO3，冷消化过夜，次日加入1.0 mL H2O2，按以下的消解条件进行消解：120 ℃升温5 min，160 ℃升温5 min，190 ℃保温20 min。程序结束后，140 ℃脱硝30 min，用水定容至50.0 mL 待测。

1.3.3 单模微波消解仪消解

取扇贝标准物质GBW10024 于80 ℃电热恒温鼓风干燥箱干燥4 h 后，准确称取0.5 g 加入5.0 mL HNO3，冷消化15 min 后，按照180 ℃升温5 min，保温10 min 进行消解。程序结束后，140 ℃脱硝30 min，用水定容至50.0 mL 待测。

1.3.4 仪器条件与参数设置

射频功率：1 550 W；等离子气体流量：15 L·min-1；辅助气流速：1.0 L·min-1；载气流速：1.05 L·min-1；采样深度：8.0 mm；碰撞气体流速：4.5 mL·min-1；仪器满足使用所要求的背景、氧化物、灵敏度、双电荷、稳定性等各项指标。

2 结果与分析

2.1 工作曲线及检出限

采用单模微波消解与普通微波消解对扇贝标准物质GBW10024 进行前处理，ICP-MS 测定铬、砷、镉、汞和铅5 种重金属元素含量，所得各元素线性方程及相关系数见表1。结果显示，各元素在0 ～100.0 μg·L-1线性良好，回归系数均大于0.999。

表1 5 种元素检出限及线性回归系数

将两种消解法的样品空白溶液各测定11 次，计算标准偏差得检出限（Limit of Detection，LOD），定量限（Limit of Quantification，LOQ）为3.3倍检出限。单模微波消解法LOD 为0.000 76 ～0.007 50 mg·kg-1，LOQ 为0.002 5 ～0.025 0 mg·kg-1；普 通 微 波 消 解法LOD 为0.008 10 ～0.018 00 mg·kg-1，LOQ 为0.027 0 ～0.060 0 mg·kg-1。与普通微波消解法相比，单模微波消解法前处理有更低的检出限，主要是因为单模微波消解法用酸量比普通微波消解法少，样品空白溶液的背景值会更低，可获得更好的分析灵敏度。

2.2 方法准确度与精密度

对扇贝标准物质GBW10024 采用普通微波和单模微波前处理，选择质控样品验证和加标回收进行方法准确性评价，加标浓度为低、中、高3 个浓度。测定值、精密度（n=6）及加标回收率见表2，结果显示，普通微波消解法和单模微波消解法的测定值均在定值范围内，普通微波消解法加标回收率为82.1%～103.8%，RSD 为1.55%～4.07%；单模微波消解法加标回收率为82.7%～102.6%，RSD 为0.63%～2.80%。因此，对于扇贝中铬、砷、镉、汞和铅5 种重金属元素的测定，两种前处理方法均可接受，但单模微波消解法具有更佳的准确度和精密度。

表2 普通微波和单模微波各元素准确度与精密度

2.3 单模微波消解法与普通微波消解法的对比

与普通微波消解法相比，单模微波消解法用于扇贝中铬、砷、镉、汞和铅5 种重金属元素的测定时具有3 方面的优势：①单模微波消解采用了定向耦合、高能量聚焦腔和快速涡流等技术，在几分钟内便可完成消解，还包括了冷却时间，极大程度地缩短了消解时间；②单模微波消解加酸量为5 mL，而普通微波消解加酸量至少为8 mL，较少的加酸量在降低成本、减少污染的同时，还能获得更佳的分析检出限；③单模微波消解法操作简便，仅需安装、去除消解盖即可，无须像普通微波消解一样逐一拆装聚四氟乙烯消解管，减少了操作步骤，提高了效率。

2.4 实际样品检测

检测的5 份扇贝中，Cr、As、Cd、Pb、Hg 的含量分别为0.105 ～0.456 mg·kg-1、0.231 ～1.082 mg·kg-1、0.163 ～0.501 mg·kg-1、0.002 27 ～0.036 90 和0.064 9 ～0.377 0 mg·kg-1，中位数分别为0.272 mg·kg-1、0.545 mg·kg-1、0.208 mg·kg-1、0.012 1 mg·kg-1和0.194 mg·kg-1。

3 结论

本文建立了一种单模微波消解-ICP-MS 测定扇贝中铬、砷、镉、汞和铅5 种重金属元素的方法，方法学评价显示5 种重金属元素在0 ～100.0μg·L-1具有良好的线性关系；检出限低、灵敏度高、操作简便，节约了分析时间，提高了分析效率；利用标准物质进行验证，检测结果均在可接受范围内。因此，单模微波消解ICP-MS 法可以满足扇贝中铬、砷、镉、汞和铅5 种重金属元素的检测需求。