楚浩 申磊 符春花

摘 要：由于環(huán)境污染日益嚴重，大米中重金屬超標事件屢次發(fā)生，因此建立快速、靈敏、高效檢測大米中重金屬的方法顯得尤為重要。本文綜述了大米中鎘、鉛、鉻、砷與汞5種重金屬元素對人體的危害，重點介紹了近些年來大米中5種重金屬的檢測方法研究進展。

關(guān)鍵詞：大米;重金屬;危害;檢測

Abstract：Due to the increasingly serious environmental pollution， the heavy metals in rice occur frequently. Therefore， it is particularly important to establish a fast， sensitive and efficient detection method for heavy metal elements. This paper reviewed the harm of cadmium， lead， chromium， arsenic and mercury in rice to human body， especially introduced the research progress on the detection of five? heavy metals in rice in recent years.

Key words：Rice; Heavy metals; Harm; Detection

重金屬是指比重大于5.0的金屬，包括鎘、鉛、鋅、金、銀、銅、鉻、汞、鎳與鈷等45種元素[1]，通常所說的重金屬指的是在生物毒性方面相對來說更為顯著的元素，如鎘、鉛、鉻、砷和汞元素，它們被合稱為重金屬污染物中的“五毒”。隨著我國工業(yè)化的不斷發(fā)展，含有重金屬的農(nóng)藥、化肥等的不合理使用，造成農(nóng)田土壤、水源中重金屬的含量急劇上升，使大米等糧食作物遭受重金屬污染，嚴重威脅著人們的身體健康。近年來，屢次曝光的“毒大米”事件，引起了各界學者的高度關(guān)注和消費者的擔憂[2-3]。因此，本文對“五毒”重金屬對人體的危害及表現(xiàn)癥狀進行了闡述，同時對大米中重金屬的常規(guī)檢測方法進行了概述。

1 大米中鎘、鉛、鉻、砷、汞的危害

1.1 大米中鎘的危害

鎘是一種重金屬元素，隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，采礦、冶煉、化學與電鍍等行業(yè)盛行，對水源和土壤環(huán)境造成嚴重鎘污染，如果在鎘污染區(qū)域種植農(nóng)作物，就可能導致鎘含量超標[4]。鎘主要通過呼吸道和消化道來影響人體健康，其中受影響最大的是腎臟，另外，鎘半衰期長、降解難，易在體內(nèi)富集，不易排出。鎘中毒主要表現(xiàn)為急性和慢性兩類，急性中毒會出現(xiàn)頭疼、嘔吐、休克等癥狀，慢性中毒主要表現(xiàn)在人體對鈣、磷的吸收出現(xiàn)障礙，會導致骨質(zhì)疏松、骨質(zhì)軟化萎縮等癥狀[5]。

1.2 大米中鉛的危害

鉛是一種劇毒的金屬元素，幾乎影響人體的每個器官和系統(tǒng)。由于對鉛礦的大量開采、冶煉以及電池的制造、再循環(huán)利用，鉛的暴露成為了一個全球性的問題。人體持續(xù)暴露，經(jīng)皮膚吸收進入人體，吸入的鉛攝入率一般為20%～70%，導致鉛在體內(nèi)累積。其具有毒性的機理是鉛與血液中的巰基結(jié)合后，干擾酶的正常運轉(zhuǎn)[6]。鉛中毒的癥狀表現(xiàn)為腎病、腹痛，手指、手腕或腳踝無力，嚴重時會導致鉛毒性腦病。

1.3 大米中鉻的危害

鉻常見的離子形式有三價鉻和六價鉻，三價鉻對人體幾乎不會產(chǎn)生有害作用，而六價鉻則具有毒性，大米中會出現(xiàn)鉻超標主要是由于環(huán)境、生產(chǎn)過程中受到污染。工廠排放未經(jīng)處理的含鉻廢水，會對土壤、水體產(chǎn)生污染，造成農(nóng)作物中鉻含量超標，通過食物鏈進入到人體內(nèi)[7]。因職業(yè)長期接觸含鉻灰塵，會出現(xiàn)皮膚過敏、鉻性鼻炎、眼部和耳部潰瘍，甚至是肺癌等情況[8]。當攝入過多的鉻時，通常會引起腎臟、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)和血液病變，嚴重時還可能導致死亡。

1.4 大米中砷的危害

砷在自然環(huán)境中廣泛存在，在水、土壤、礦物中都能檢測出微量的砷。人們可能攝入砷的主要途徑有食物、水源、大氣等。一般來說，砷的形態(tài)分為無機砷和有機砷，無機砷相比有機砷的毒性更大，其中As3+比As5+的毒性大[9]。砷中毒是一種以皮膚損害為主的全身性疾病，可分為急性和慢性中毒[10]。急性砷中毒主要會對皮膚、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)造成損傷。慢性砷中毒主要癥狀出現(xiàn)在皮膚、頭發(fā)、指（趾）甲和神經(jīng)系統(tǒng)方面，表現(xiàn)為皮膚干燥、頭發(fā)易脫落，手掌及足趾皮膚過度角質(zhì)化以及多發(fā)性神經(jīng)炎。

1.5 大米中汞的危害

汞在常溫下以液態(tài)的形式存在，易揮發(fā)，汞及其化合物毒性都很大[11]。汞的形態(tài)包括無機汞和有機汞，其中無機汞的毒性表現(xiàn)為神經(jīng)和腎臟毒性，對于汞蒸氣暴露最敏感的器官是中樞神經(jīng)，汞中毒主要表現(xiàn)為：情緒失常、記憶力減退、失眠與頭痛等;此外，無機汞的其他毒性包括致癌性、免疫系統(tǒng)毒性、呼吸系統(tǒng)毒性和皮膚毒性等[12]。有機汞暴露主要的途徑是人類食用魚類、貝類等水產(chǎn)品，其主要毒性為神經(jīng)毒性，主要癥狀表現(xiàn)為視野收縮、末梢感覺錯亂、震顫等。

2 大米中鎘、鉛、鉻、砷、汞的檢測方法

2.1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是基于被測元素基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)下對其原子共振輻射的特征吸收進行定量分析的方法。黃增[13]等采用石墨爐原子吸收法對大米中鉛、鎘、鉻3種重金屬進行檢測，結(jié)果顯示，該方法快速方便、檢出限低、準確度高、精密度較好，相對偏差分別為1.6%、1.9%、1.2%。司鴻銀[14]對基體改進劑的種類和用量、升溫程序進行了優(yōu)化，研究發(fā)現(xiàn)，選用5 μL質(zhì)量濃度為0.1%的Pd2+作為基體改進劑、灰化溫度為1 300 ℃、原子化溫度為2 200 ℃，能有效降低基體干擾，可以準確地測定大米中的痕量砷。岳中慧[15]等報道了用催化熱解-冷原子吸收法對大米中汞的含量進行測定，該方法準確度高，重現(xiàn)性好，檢出限為0.001 ng·g-1，回收率為85.0%～99.2%，RSD結(jié)果值為0.25%～3.70%，適用于大米中汞的測定。

2.2 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法的基本原理是用基態(tài)的原子蒸氣吸收一定波長的輻射原子蒸氣躍遷到較高的激發(fā)態(tài)，然后去活化回到較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)，發(fā)出原子熒光。布靜龍[16]建立了黃原酯棉吸附-氫化物發(fā)生原子熒光法，重點對吸附溶液酸度、脫洗液的選擇進行了優(yōu)化;討論了黃原酯棉對鉛、鎘的吸附模式，發(fā)現(xiàn)均為化學吸附。張孫現(xiàn)[17]等采用UIO66材料固相萃取體系提取大米中的總砷，最低檢出限為0.024 μg·kg-1，加標回收率在93.4%～107.8%，該方法易操作，靈敏度高，可實現(xiàn)大米中總砷的凈化及定量分析。

2.3 電感耦合等離子發(fā)射光譜法

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-OES）是利用電感耦合等離子體產(chǎn)生激發(fā)原子和離子，并與原子發(fā)射光譜結(jié)合的一種光譜分析技術(shù)。李琦[18]等采用ICP-OES對稻谷中鎘元素進行了方法驗證，線性關(guān)系較好，相關(guān)系數(shù)為0.999 8，檢出限為0.001 31 mg·L-1，準確性、重復性、穩(wěn)定性均符合要求。

2.4 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）是一種將電感耦合等離子體技術(shù)和質(zhì)譜聯(lián)用在一起的分析儀器，可對元素及其同位素進行分析，具有分析時間短、靈敏度高、檢出限低與線性范圍廣等特點。梁書懷[19]等對大米中6種重金屬元素同時進行檢測，對前處理中酸的種類及用量進行了優(yōu)化，考察了共存離子對待測元素的干擾情況，結(jié)果表明，該方法避免了前處理可能帶來的損失，并有效的消除了基體干擾，準確度高，穩(wěn)定性好。趙嵐[20]等用碰撞反應池——電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定大米中5種重金屬元素，其中As和Cr采用KED模式，Cd、Pb、Hg采用STD模式。5種重金屬元素的檢出限均小于0.04 ng·mL-1，同時對標準樣品（GBW10043）進行測定，相對標準偏差為0.09%～3.08%，該方法準確度好，精密度高。王冬初[21]采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法對石墨消解和微波消解兩種不同的前處理方法進行比較，研究發(fā)現(xiàn)，兩種前處理測定值無顯著性差異，RSD在0.1%～4.2%，測定結(jié)果準確度高，均可用于ICP-MS法的前處理。

2.5 電化學分析法

電化學分析法是根據(jù)電化學性質(zhì)來對物質(zhì)的組成和含量進行測定的一種儀器分析方法，其主要特點有靈敏度高、重現(xiàn)性好、成本低和分析范圍廣。翁芝瑩[22]等利用碳納米管修飾玻碳電極，探討鉛離子的溶出伏安行為。選擇pH值為4.0、濃度為0.1 mol·L-1醋酸-醋酸鹽緩沖體系，鉛離子濃度與溶出峰電流的線性關(guān)系良好，檢出限為5 μg·L-1。該方法操作簡便，檢測時間短，準確度高，穩(wěn)定性好，適用于大米的批量檢測。

3 結(jié)語

隨著社會的不斷發(fā)展，工業(yè)、日常生活垃圾等造成了農(nóng)田重金屬的大量污染，導致大米中的重金屬超標，其污染及危害越來越被更多的人們重視起來，隨著科技的日益進步，重金屬元素的檢測方法逐漸完善，根據(jù)檢測目的，可選擇不同的檢測儀器，原子吸收光譜儀可滿足鉛、鎘、鉻等單元素的測定，對于砷、汞元素，一般采用原子熒光光譜儀檢測，ICP-MS可滿足多種元素的同時測定，但其檢測成本較高，綜合考慮來看，每種檢測方法都有一定的局限性，但重金屬檢測今后將會向著兩個方面發(fā)展，①追求更高靈敏度和更低的檢測限的大型自動化儀器，并進一步提高其檢測準確性和可靠度。②便攜、快速、高靈敏度、低成本的新型先進檢測技術(shù)和儀器的研發(fā)，并使之適用于現(xiàn)場重金屬快速實時檢測。

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