重金属检测技术研究进展及其在农产品检测中的应用_牟川川.pdf

质量与检测46|2023年03月0 引言一般重金属的指标为密度大于 5 g/cm3，重金属的种类非常多，其中较为常见的有汞、铅、钴、铬、镉等等。因为重金属很难溶于水中，而且还会和其他物质发生反应，变成带有毒性的物质，不仅会破坏生态环境，而且还会损害人体健康，通常损伤较为严重的重金属有汞、铅、铬。如果从毒性角度考虑，半金属的砷也属于重金属一类，所以人们总结出了五种常见的损伤人体健康的重金属，分别为砷、汞、铅、铬、镉。在此着重对金属检测技术进行了研究，以可靠检测各种重金属含量。1 重金属对农产品的损害通常重金属超标主要集中于工业区域附近，因为大多数的工业区域会排放大量的废弃物质，当这些物质进到土地当中就会污染土地上的农产品，使得农产品富集大量的重金属，一旦人类食用就会严重影响身体健康。另外，目前有些农药化肥也含有大量的重金属，所以很容易引起农产品出现重金属污染的情况，不仅会阻碍农产发育，而且还会给人体健康带来威胁。因此，准确检测农产品的重金属非常重要。目前损害较为严重的元素有砷、汞、铅、铬、镉。其中，砷对人体的肝肾影响很大，会降低人体的免疫力，使得氧化和抗氧化系统发生紊乱，非常容易致癌，如果小孩食入大量的砷，会严重抑制身体、智力等方面；汞对人体的肝脏影响很大，如果汞发生甲基化，其毒性会显著提高；铅对人体的神经、造血等系统影响很大，很容易引起老年人痴呆；铬对人体的肝、肾、肺影响很大，并且对消化道、皮肤具有刺激性，会造成皮肤癌；镉对人体血红蛋白合成具有很大影响，很容易造成心脑血管疾病。2 重金属检测前的处理方法因为大部分的重金属都是化合态形式，所以在检测以前需要借助一些处理方法来改变重金属的形态，以使重金属从化合态变成离子态，便于检测。2.1 干法灰化法干法灰化法就是利用高温将检测物灼烧分解，然后对残渣进行溶解检测。该方法不仅操作简单，而且污染小，不用太多的试剂，同时在一开始使用的过程中能够较快速地检测出重金属的含量，在极大程度上提升了整个重金属含量的检测效率以及质量。不过该方法检测时间长，而且检测物很容易和容器产生反应，从而影响效果。重金属检测技术研究进展及 其在农产品检测中的应用牟川川(桓台县检验检测中心，山东 淄博 256400)摘要：由于工业领域发展越来越快，规模越来越大，使得重金属排放量也越来越大，因为重金属会严重损害农产品，所以必须采取适当的检测技术对农产品展开检测，以确保检测的结果准确、可靠，从而给重金属治理带来有效的作用，保证农产品质量合格。为了有效探究重金属检测技术，文章首先对重金属检测技术的研究进展进行研究，然后着重研究了重金属检测技术在农产品检测中的应用，给农产品中的重金属检测带来积极的作用。关键词：重金属；检测技术；农产品检测中图分类号：TS207.51 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)09-0046-03DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.09.013Progress on Heavy Metal Detection Technology and Its Application in Agricultural Products DetectionMOU Chuan-chuan(Huantai County Inspection and Testing Center,Zibo 256400,China)Abstract:Due to the rapid development and larger scale of the industrial field,the emission of heavy metals is also increasing.Because heavy metals will seriously damage agricultural products,appropriate detection technology must be adopted to detect agricultural products to ensure that the detection results are accurate and reliable,so as to play an effective role in the treatment of heavy metals and ensure the quality of agricultural products.In order to effectively explore the heavy metal detection technology,this paper first studies the research progress of heavy metal detection technology,and then focuses on the application of heavy metal detection technology in the detection of agricultural products,hoping to bring a positive role to the detection of heavy metals in agricultural products.Keywords:heavy metals;detection technology;agricultural products testing2023年03月|472.2 湿法消化法湿法消化法是在加热的过程中与强酸产生氧化反应，使重金属变成离子状。该方法的检测时间短，不过在检测时会形成有害气体，所以相关工作人员在使用湿法消化法进行重金属检测工作的过程中，一定要采取有效的措施做好防护。2.3 微波消解法微波消解法是将微波快速加热法与高压消解法相结合，受微波电场的影响，分子会发生碰撞、摩擦，从而产生大量的热量，温度上升会使酸的氧化性变大，进而被良好分解，让重金属变成离子状。现阶段因为微波消解设备逐渐成熟，所以此方法被大量应用。微波消解法的优势非常多，主要包括试剂用量少、空白值低、准确性高，能够把难溶物有效的分解，并解决易挥发的问题。如今，微波消解法被用在很多方面，人们也对微波消解法展开了大量的研究，如顾培等1对植物里的铝进行了微波消解法和湿法消解法实验，实验发现两种方法的检测结果一样，但是微波消解法的时间更短、效率更强，能够提升整个检测的速度和效率。2.4 固相微萃取法固相微萃取法属于一种新的方法，其将前处理和富集方法有效结合，从而形成了一体化的处理过程，即取样、萃取、浓缩、进样。该方法不仅用量少，而且萃取时间较少，检测具有选择性，所以被大量用在气固态前处理当中。人们也特别对此方法进行了研究，如利用固相微萃取法以及原子荧光法对鱼里的痕量甲基汞进行了萃取，其效率可达 70%，因此该方式在实际的重金属检测工作中也得到了较为广泛的应用。2.5 超声波提取法超声波提取法属于新的前处理法，其优点也非常多，主要包括效率强、时间短、成本低等等，所以也被广泛应用。对此方法进行了深入的研究，首先利用超声波提取法将土地里的 Pb、Cu、Zn 提取出来，然后进行检测，效果非常好。3 重金属检测技术的应用3.1 原子吸收光谱法原子吸收光谱法是通过蒸汽相中检测元素的基态原子从而检测成分的含量。此方法不仅灵活、分析快，而且抗扰性强，不过无法检测多元素，所以还需要不断完善。此方法是目前金属元素定量与定性检测较为完善的方法，主要用在矿产、食品和药品等领域。相关技术人员对此方法的检测效果进行了研究，用其检测药品胶囊的铬含量，不仅过程简单，而且结果准确。另外，对此方法的检测效果进行了研究，用其检测绿茶的Pb、Cd 含量，结果显示 Cd 含量为 0.07 g/L、回收率可达 82%116%；Pb 含量为 1.05 g/L、回收率可达87%118%，说明检测效果非常好。3.2 原子荧光光度法(AFS)原子荧光光度法是我国自主开发的重金属检测技术，原理是在辐射能激发状态下，通过测量待测元素原子蒸气所产生的荧光强度，来测定待测元素含量的一种方法。原子荧光光度法的优点是检出限比原子吸收法的检出限低、谱线简单并且干扰少、能实现多元素同时测定；缺点是线性范围较宽、应用元素有限，仅可用于铅、锌、锡、汞、砷、锑、铋、硒、锗的分析。杜平等2用 AFS 对海产品中的汞元素进行检测，汞的检出限为 0.25 mg/L，利用微波消解氢化物原子荧光法检测大米、肉类罐头、矿泉水和水产品中的砷、汞元素，检出限分别为 0.030 6 g/L 和 0.005 2 g/L；相对标准偏差(RSD)砷为 2.4%，汞为 1.39%；砷的回收率 99.4%101.2%，汞的回收率 94.5%106.5%，实验结果良好，该方法适用于食品中砷、汞元素的同时检测。3.3 电感耦合等离子体原子发射光谱法此方法属于多元素分析法，其原理为：通过高频感应电流形成的高温对反应气进行电离和加热，然后对元素的特征谱线实施检测，检测结果发现谱线强度和金属量为正相关变化。该方法的干扰非常少、灵活性大、检测效率快。不过灵敏性不如电感耦合等离子体质谱法，所以不能良好检测汞和镉，用其检测绣球花花萼里的重金属量，检测结果良好。同时也对此方法检测效果进行了研究，用其检测野玄参的元素，检测结果的回收率处于 103%左右，偏差率为 4%以内。3.4 电感耦合等离子体质谱法此方法就是将电感耦合等离子体原子发射光谱法与电感耦合等离子体相结合，先把检测物质离子化，然后运用质谱分析器检测离子含量。此方法不仅灵敏、检出限低，而且能够有效用于多元素分析当中。很多专家学者都对此方法的检测效果进行了研究，如运用此方法检测了中药里的各种元素含量，效果非常良好；用此方法检测了海产品里的元素，结果可靠检测出了海产品里的重金属含量。3.5 高效液相色谱法因为痕量金属离子和有机试剂能够生成有色的络合物，这样络合物就能够利用高效液相色谱法实施检测，其过程非常简单，不过络合试剂非常有限，所以此方法的发展受到了很大的限制。如今较为常见的络合剂就是卟啉类。为了有效了解高效液相色谱法的效果，相关技术人员用此方法检测水中的痕量重金属，检测结果发现此方法的检出限很小，回收率为92%106%，偏差率在 5%以内。质量与检测48|2023年03月3.6 液相色谱-电感耦合等离子体质谱联用法因为检测要求越来越严格，仅采用单一的方法很难达到检测要求，所以需要研发复合技术，这样才能保证检测的质量。于是就有人研发出了联用技术，随后人们就开始大力研发联用技术，使得联用技术迅速发展。目前最为成熟的联用技术就是液相色谱-电感耦合等离子体质谱相结合的方法，此方法充分结合了两种方法的优点，被大量用在元素形态研究当中。于是对此方法的效果进行了研究，用其检测谷物的硒元素，检测结果发现回收率可达 80%95%；然后用其检测海水里的砷、硒元素，结果为 0.0020.040 mg/L。3.7 液相色谱-原子荧光分析仪联用法此方法的成本较低、运行简单、灵活性很好，所以发展很快。不过也存在一些问题，如：检测类别比较少、处理过程非常繁琐、检测时间比较长等等，所以必须采取有效的方法进行解决。对此方法研究了其效果，用其对海产品的甲基汞进行检验，检出限是 0.7 g/L，检测结果非常准确。3.8 分光光度法首先将重金属和显色剂混合，产生络合作用形成有色的分子团，然后于一定的波长中对分子团展开比色。此方法采用的设备非常简单、检测结果准确，所以被广泛应用。不过分光光度法仍具有很多问题，如：不灵活、选择性差、干扰较多等等，于是就有人研究了新的吸光光度法。对此方法王晓玲等3特别进行了检测，首先运用消化法处理被检测物，然后通过分光光度法检测酵母里的锰，回收率 97%107%，偏差在 8%以内。3.9 电化学方法常用的电参数包括电导、电流和电位，该方法检出限较小、灵活性大，属于较为成熟的痕量检测法。对此方法特别检测了其效果，检测内容主要是卤素阴离子与镉离子的富集影响，结果发现卤素阴离子的浓度和电负性会严重影响镉离子的富集情况。3.10 生物化学分析法生物化学分析法可以分成两类：一类是酶分析法；另一类是免疫分析法。对于酶分析法来说，其原理为：首先将重金属离子和酶活性的巯基、甲巯基相混合，以调整酶活性的属性，减小酶活性，显著提升显色剂的 pH 和电导率。目前应用在痕量重金属中的酶有三种，分别为过氧化物酶、葡萄糖氧化酶和脲酶。此方法的灵活性、准确性相对于传统检测法较低，不过检测过程非常简单、效率高，所以能够良好用在现场检测当中。对此方法陈保等4特别展开了研究，研究内容主要为重金属、缓冲液对脲酶的影响情况，结果显示重金属对脲酶的影响非常大。对于免疫分析法来说，其原理为：首先把重金属和络合物相混合，以产生良好的结构，随后与抗原、抗体相连形成特异性反应。因为特异性抗体限制较多，就阻碍了免疫分析法的发展。3.11 生物传感器法生物传感器应用的是生物感应设备，其和检测物接触以后，会有选择进行吸附，从而形成电信号，这时利用电子设备能够可靠、准确检测成分，并具备分析功能，可以准确进行分析。此方法不仅简单、方便，而且没有预处理的过程，所以效率很高，能够有效用于检测重金属。对此方法，孙洁等5进行了深入的研究，首先把脲酶放在 pH 电极的 PVC 膜处，然后减少系统的电势，使初始速率变成抑制率，从而检测重金属，检测结果发现形态不一样的汞离子抑制效果也不一样，无机汞的检测范围为 0.051.00 mol/L。4 结语随着工业规模越来越大，土地重金属污染越来越严重，一旦土地被污染就会影响到农产品，使农产品的重金属含量超标，当人们食用含有大量重金属的农产品就会引发各种各样的疾病。为了保证人体的健康和安全，必须有效检测出农产品的重金属含量，给重金属治理带来帮助，最终保证农产品的健康和安全。目前重金属检测方法非常多，检测的效果以及应用范围都不一样，所以需要选取适当的方法进行检测。在农产品中较为常用的方法有：原子吸收法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等等，因为过程比较简单、成本非常小、效率十分高，所以被广泛应用。参考文献：1 顾培,巩万合,陈荣府,等.普通消解法与微波消解分析植物样品中Al 等元素的方法比较J.土壤通报,2007,38(3):616-618.2 杜平,公维磊,杨金铃,等.土壤中微量金属元素的超声波提取技术研究J.济宁医学院学报,2009,32(4):276-278.3 王晓玲,姚怡.湿法消化氢化物原子荧光法测定豆类食品中汞的含量J.中国卫生检验杂志,2008,18(12):2514-2515.4 陈保,蒲泓君,姜东华,等.茶叶中铅、镉、铜含量的测定方法比较J.云南大学学报(自然科学版),2011,33(S2):457-460.5 孙洁,薛飒,张丽娜.石墨炉原子吸收法测定药用空心胶囊中的微量铬J.现代中西医结合杂志,2011,20(16):2023-2024.