李盼盼，柳 濤，劉尚英，冀紫玉，張新宇，艾 瑾，李 哲，辛雪蓮

(1 河北大學公共衛(wèi)生學院，河北省公共衛(wèi)生安全重點實驗室，河北 保定 071002；2 保定市供水有限公司，河北 保定 071051)

隨著現代工業(yè)的高速發(fā)展，重金屬對環(huán)境的污染日益嚴重。工業(yè)廢水的不合理排放、化石燃料的燃燒、廢舊電池回收不到位都可能導致環(huán)境的重金屬污染。環(huán)境中的重金屬難以被生物降解，即使?jié)舛群艿?，也可通過食物鏈的生物放大作用在人體蓄積，對人體造成危害[1]。

水是人類活動不可缺少的基礎物質[2]，重金屬污染物可通過工農業(yè)及生活廢水的排放、降水徑流和大氣沉降等途徑進入水體，造成生活飲用水的污染[3]。人體長期攝入被重金屬污染的生活飲用水，易對健康產生不良影響[4]。膨化食品是近年發(fā)展起來的新型食品，深受人們喜愛，重金屬可通過生物富集、膨化劑和各種輔料的添加以及生產加工過程中的重金屬遷移等途徑進入膨化食品[5-6]。生活飲用水和膨化食品中重金屬的檢測十分重要。國家制定了《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)[7]、《食品衛(wèi)生檢驗 理化部分 總則》(GB5009-2003)[8]，標準規(guī)定了鐵，鋁，銀，錳等多種金屬指標的測定方法。為保障生活飲用水及食品安全，在此基礎上建立準確、快速、高效的重金屬元素分析方法非常必要。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)具有方法簡單、分析周期短、分析結果準確穩(wěn)定、可同時測試多種金屬元素等優(yōu)點，是目前公認結果較為準確的分析方法之一。本文結合實際情況，分別建立了ICP-OES法同時測定生活飲用水中鐵，鋇，鎳，銅等15種重金屬元素含量以及同時測定膨化食品中鉻，錫，鐵，鉛等6種重金屬元素含量的方法，為掌握某市生活飲用水水質狀況以及膨化食品安全狀況提供技術支撐[9-11]。

1 實 驗

1.1 儀器與試劑

儀器：prodigy 7電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，美國利曼公司；MARS 6 CLASSIC微波消解儀，美國CEM公司；Molelement摩爾元素型超純水器，上海摩爾科學儀器。

試劑：國家標準樣品(Ba2+，Cr6+，Cu2+，Fe3+，Ni3+，Sr2+，Ti4+，Ga3+，Eu2+，Tb3+，Dy3+，Er3+，Tm3+，Lu3+，Y3+，Sn4+，Pb2+，100 μg/mL多元素混合標準溶液)；高純氬氣；濃硝酸(優(yōu)級純)；去離子水。

供試樣品：生活飲用水樣品為某市各區(qū)縣具有代表性的自來水廠水源水、農村生活飲用水以及某市市售包裝飲用水；薯片、爆米花樣品購于網絡平臺和某市線下超市。

1.2 儀器工作條件

經過條件優(yōu)化選擇最佳儀器參數，具體參數見表1。

表1 ICP-OES法的儀器參數設置Table 1 Instrument parameter settings for ICP-OES method

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品預處理

(1)取水樣沖洗聚乙烯塑料瓶3～5次，將采集的水樣用0.45 μm孔徑水系濾膜過濾，棄去初始濾液50.0 mL，用聚乙烯塑料瓶收集分析所用體積濾液，盡快上機檢測。

(2)取適量薯片樣品加入破壁機中打碎，取出碎渣，置于平板中，加入乙醚，加保鮮膜封口，靜置4 h。去除上層乙醚，靜置8 h至樣品中乙醚揮干。平行稱取三份樣品，每份樣品5.0000 g至消解罐中，加入7.0 mL濃硝酸，按表2的微波消解程序進行消解。消解完全后將消解罐中溶液全部轉移至錐形瓶中趕酸，趕酸后的溶液全部轉移至10.0 mL比色管中，以純水定容，盡快上機檢測。

表2 微波消解程序設置Table 2 Microwave digestion program settings

(3)取適量爆米花樣品加入破壁機中打碎，取出碎渣，平行稱取三份樣品，每份樣品0.1000 g至消解罐中，加入3.0 mL濃硝酸，按表3的微波消解程序進行消解。消解完全后將消解罐中溶液轉移至相應錐形瓶中趕酸，趕酸后的溶液全部轉移至50.0 mL容量瓶中，以純水定容，盡快上機檢測。

表3 微波消解程序設置Table 3 Microwave digestion program settings

1.3.2 標準溶液配制

采用逐級稀釋法配備多元素混合標準溶液，其濃度梯度依次為0.1，0.5，1.0，2.0，4.0，8.0，10.0 μg/mL，空白溶液為5%稀硝酸。

1.3.3 樣品測定

儀器開機點火預熱穩(wěn)定30 min，待儀器各項指標全部合格，按設定的儀器參數建立方法。在儀器的最佳條件下，進行波長校正，繪制出校準曲線，相關系數應R2≥ 0.999。每個樣品平行測定三次，結果取平均值。

2 結果與討論

2.1 分析譜線的選擇

分析譜線的選擇應考慮被測元素的含量、基體效應以及干擾元素含量[12]。選擇的分析譜線需滿足靈敏度高、信噪比高、無干擾或干擾少的要求。根據各譜線輪廓和發(fā)射強度，本實驗選擇的待測元素的分析譜線見表4。

表4 ICP-OES法測定元素的分析譜線Table 4 Analytical lines of elements determined by ICP-OES

表5 方法的精密度和加標回收率Table 5 Method precision and spike recovery

2.2 方法的精密度和加標回收率

為了驗證方法的準確性和精密度，對測定方法進行精密度實驗以及低、中、高三種不同濃度的加標回收率實驗。實驗結果顯示，相對標準偏差(RSD)在0.00064%～4.694%之間，加標回收率在92.1%～105.9%范圍內。表明本實驗建立的方法準確性和精密度良好，滿足分析要求。

2.3 測試結果

通過有效數據篩選得到生活飲用水樣品、薯片樣品及爆米花樣品中重金屬元素的濃度和范圍，如表6所示。

表6 測試結果Table 6 Test results

(1)大部分稀有元素在生活飲用水中未檢出，通過有效數據篩選得到六種重金屬元素的含量范圍，其中Pb2+全部未檢出。Hg2+，Fe3+，Cu2+，Cr6+，Zn2+濃度均未超過《生活飲用水衛(wèi)生標準》[13]所規(guī)定的閾值濃度。其中，Fe3+濃度較高，其濃度范圍為0.0020～0.0050 mg/L。飲用水中鐵元素過多可引起嘔吐、腹瀉、胃腸道紊亂，本實驗測定的生活飲用水樣品雖未有鐵元素超標現象，但濃度較高應引起一定重視，提前預防。

(2)Cr6+在薯片樣品中未檢出，Cu2+，Sn4+，Ni3+，Fe3+，Pb2+均有檢出。其中Sn4+，Ni3+，Pb2+濃度未超過《食品安全國家標準 食品中污染物限量》[14]所規(guī)定的閾值濃度。由于《食品安全國家標準 食品中污染物限量》中對膨化食品中Cu2+，Fe3+的含量沒有明確的限定，暫時無法判斷這兩種元素是否超標。

(3)Cr6+，Cu2+，Fe3+在爆米花樣品中均未檢出，Sn4+，Ni3+，Pb2+均有檢出，依據《食品安全國家標準 食品中污染物限量》[14]對其進行評價，其中Sn4+濃度未超過標準所規(guī)定的閾值濃度，部分樣品Ni3+濃度超過標準所規(guī)定的閾值濃度，所有樣品Pb2+濃度均超過標準所規(guī)定的閾值濃度，其濃度范圍為0.5645～1.2775 mg/kg。鉛作為重金屬有明顯的生物毒性，一旦進入體內，很難消除，會損害神經系統(tǒng)、造血系統(tǒng)，對人體有很大危害。本實驗測定的爆米花樣品中所有樣品鉛元素均超標，相關部門應引起重視，加大監(jiān)管力度。

3 結 論

本文采用微波消解法處理食品樣品，消解速度快、消解試劑使用量小、污染低、回收率高，符合綠色化學要求[15]。同時運用ICP-OES法測定了某市生活飲用水以及購于網絡平臺和某市線下超市的薯片和爆米花中重金屬元素的含量。結果顯示，某市生活飲用水中Fe3+為人群重金屬暴露的主要成分，膨化食品中Pb2+為人群重金屬暴露的主要成分。究其原因，某市是京津冀地區(qū)中心城市之一，地理位置優(yōu)越，鋼鐵、化工、冶煉工業(yè)發(fā)展迅速，這些工廠往往會產生含鐵廢水，含鐵廢水就地浸透或排入江河、湖泊會污染地下水以及地表水，造成生活飲用水鐵元素超標。膨化食品中含有較多鉛元素，可能是因為原料谷物在種植過程中富集了環(huán)境中的鉛元素，添加了蝦粉、魚松等水產品調味，或者是生產過程中儀器設備、容器以及包裝材料中鉛元素的遷移。本論文建立的方法具有操作簡單，精密度良好，回收率較高等優(yōu)點，能滿足多種元素同時在線檢測的要求，適合生活飲用水及膨化食品中多種重金屬元素的同時測定。