食品中的重金属铅与检测方法研究

食品中的重金属铅与检测方法研究

摘要

本文主要归纳了食品中重金属铅的污染来源与其危害影响，针对现阶段对重金属的检测方法的研究与发展，例如火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法和原子荧光光谱法的原理和在使用仪器时的优点和缺点进行了分析研究，通过对于各种指标参数的多次试验结果的数学统计分析，最后总结出每种元素的最佳测定条件。最后对于未来的重金属检测仪器改进进行了展望。

关键词 铅；重金属检测；原子吸收光谱法

Abstract

this paper summarizes the heavy metal lead in food sources of pollution and its harm, according to the research and development of the present stage of heavy metal detection methods, such as flame atomic absorption spectrometry and graphite furnace atomic absorption spectrometry of principle and in the use of the advantages and disadvantages are analyzed and studied, through the analysis of the mathematical statistics for the various parameters of the results of numerous experiments. At last, the paper summarizes the optimal conditions for determination of each element. Prospects for the improvement of heavy metal detection equipment in the future.

Key words Pb；heavy metals determinations；Atomic Absorption Spectroscopy

目录

1.水产品中铅的来源与危害 ........................................................................... 3

1.1.铅的来源 ............................................................................................... 3

1.2铅的危害性 ........................................................................................... 3

2.重金属的检测方法 ....................................................................................... 4

2.1样品的前处理方法 .............................................................................. 4

2.1.1干灰化法 ...................................................................................... 4

2.1.2湿消解法 ...................................................................................... 4

2.1.3 微波消解法 ................................................................................. 4

2.2光谱法测定重金属含量的研究 .......................................................... 5

2.2.1火焰原子吸收光谱法 .................................................................. 5

2.2.2石墨炉原子吸收光谱法 .............................................................. 5

2.2.3原子荧光光谱仪 .......................................................................... 5

结论 .................................................................................................................. 6

展望 .................................................................................................................. 6

参考文献 .......................................................................................................... 6

前言

随着频频被曝光的食品安全问题，人们的食品安全意识也越来越强，国家等有关部门对食品中的重金属的含量检测工作也越来越重视起来。随着现代工业的发展趋势，环境中重金属问题日益严重。重金属的污染与其他类型的污染有所区别，其具有长期性和不可逆转性等特点，深受研究人员的关注。也正是由于现在重金属的污染严重威胁着人们的身体健康，所以，对于食品中的重金属检测工作应该以更加高效准确为目的，及时反映出情况，以便于相关人员及时采取措施和研究出针对性对策来有效控制污染影响。现阶段，我国对于重金属，例如铅的测定方法有很多种，例如光度法、比浊法、斑点比较法、色谱法、光谱法和电化学分析法等。其中有关国家标准中规定的食品中重金属元素的含量测定方法中，最常用的检测方法是原子吸收光谱法。在检测样品中铅和镉的含量时采用原子吸收分光光度法；在检测样品中汞和砷的含量时采用原子荧光分光光度法。探讨仪器参数对重金属元素检测的影响，通过数学统计方法确定不同元素的最佳检测条件。鉴于最佳检测条件对于今后重金属含量检测工作的研究意义进行了系统的分析和综述。

1.水产品中铅的来源与危害

1.1.铅的来源

铅主要通过大气沉降、土壤沥出液以及地表径流等进入天然水体，其主要来源是采矿、冶金、电镀、燃煤、陶瓷和玻璃制造等工业活动，以及含铅汽油、含铅油漆涂料、含铅水管的使用等。大气铅污染是对环境中其他形式的铅污染具有基础性作用的，含铅的汽油的燃烧和排放造成了严重的空气污染，铅污染物的比重远远大于空气的比重，因此大气中的铅污染会不断沉降，最终造成地面土壤的铅污染、水质的铅污染和食品的铅污染[1]。一些农业生产中使用的砷酸铅等铅盐农药会对水果蔬菜和土壤水源造成污染，铅污染物经过雨水的冲刷作用和废水排放等途径会转移到水体中，从而污染水生生物，造成水生生物的铅污染。

1.2铅的危害性

铅主要经过呼吸、消化和皮肤渗透作用进入人体，蓄积在人体各组织中。铅经呼吸道

进入肺内，通过肺泡-毛细血管进入血液后，显著增强人胚肺细胞对呼吸道合胞病毒的易感性，降低细胞对呼吸道合胞病毒的抵抗力[2]。铅能使肝脏合成转铁蛋白等多种蛋白质量下降，对铁代谢产生不良影响，降低肝脏解毒能力，降低药物清除率，增加药物毒副作用[3]。成人胃肠道铅吸收率为5％-10％，婴幼儿和儿童的胃肠道吸收率可达42％-50％。铅干扰营养物质和氧气代谢，导致二者供应不足，临场表现为食欲不振、胃肠炎、腹泻、便秘、消化不良等症状。也会使肠道平滑肌处于长期紧张状态，临床表现为铅性腹绞痛[4]。

2.重金属的检测方法

2.1样品的前处理方法

2.1.1干灰化法

干灰法是利用高温除去样品中的有机质，剩余的灰分用酸溶解，作为样品待测溶液。该法适用于食品中大多数金属元素分析，但在高温条件下，汞、镉、铅、锡、硒等元素易挥发而损失，故不适用于这类元素的前处理。

2.1.2湿消解法

湿消解法是利用氧化性的强酸（硝酸、高氯酸、过氧化氢和硫酸等）在一定温度条件下除去有机质，使被测元素溶解。该法主要优点是被测元素不易损失，特别是对于易挥发性元素非常适用。

2.1.3微波消解法

微波消解法是一种新的试样溶解技术，其主要优点是溶样时间短、耗能低、消耗试剂少、污染少，最主要的优点是能够有效防止易挥发元素的损失；微波消解的主要缺点是溶样量较小，这对于含量低的一些元素分析带来一定困难。昂贵的微波消解炉和压力溶样罐，使微波消解技术的应用受到一些限制。

2.2光谱法测定重金属含量的研究

2.2.1火焰原子吸收光谱法

试样溶液经过雾化送入火焰中被原子化，使得被测元素转变为基态原子、被测元素空心阴极灯发出的共振线通过基态原子时，发生选择性共振吸收而使光强减弱。仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。目前所用的火焰一般为空气-乙炔焰。

原子吸收光谱仪可测定多种元素，火焰原子吸收光谱法可测到10-9g/mL数量级，石墨炉原子吸收法可测到10-13g/mL数量级。其氢化物发生器可对8种挥发性元素汞、砷、铅、硒、锡、碲、锑、锗等进行微痕量测定。

2.2.2石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收光谱法的绝对灵敏度一般比火焰原子吸收光谱法高3个数量级，已广泛应用于痕量金属的分析。石墨炉原子吸收法已经成为一种广泛的分析方法，可以测定大约60多种元素，在农业、生物、环境、食品、地质和冶金等领域均有广泛的应用。但是石墨炉原子吸收分析尚存在一些干扰问题，特别是在生物和环境样品中痕量贵金属的测定中，干扰还很严重。目前常用一些改进技术如石墨管改进技术、基体改进技术、预分离富集等，来消除干扰，提高分析灵敏度和改善精密度[5]。在实验过程中，可以选取每种参数几种不同数据后，利用数学统计方法计算出每种元素的最佳测定条件。例如 空心阴极灯工作条件的选择（包括预热时间、工作电流）、火焰燃烧器操作条件的选择（试液提升量、火焰类型、燃烧器的高度）、石墨炉最佳操作条件的选择（惰性气体、最佳原子化温度）等。

2.2.3原子荧光光谱仪

原子荧光光度计利用惰性气体氩气作载气，将气态氢化物和过量氢气与载气混合后，导入加热的原子化装置，氢气和氩气在特制火焰装置中燃烧加热，氢化物受热以后迅速分解，被测元素离解为基态原子蒸气，其基态原子的量比单纯加热砷、锑、铋、锡、硒、碲、

铅、锗等元素生成的基态原子高几个数量级。原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下产生的荧光发射强度，来确定待测元素含量的方法。

结论

重金属指原子密度大于或等于5 ×l0-3kg/m 3 的金属元素，如汞(H g)、铅 (Pb)、镉 (C d)、铬(C r)、金 (A u )、银 (A g)、铜 (e u )等 ，约有45种[6] 。随着工农业生产的高度发展，重金属污染已成为最严重的环境生态污染之一，其中食品中重金属污染严重影响到经济持续发展和人类健康。据估测，我国目前受重金属污染的耕地面积近2000万hLmZ，约占总耕地面积的1/5[7] 。在检测重金属中光谱法使用的仪器依照国标方法，在其他条件不变的情况下，改变几种参数，例如灰化温度、原子化温度、基体改进剂和灯电流值；在原子荧光法中的空心阴极灯的负高压和灯电流对背景信号强度和检出信号强度的对比试验的结果，通过数学统计分析方法选出每种元素的测定最优条件。

展望

随着科学技术的发展，对食品的安全性进行检测的手段与方法已经是多种多样。如何采用最快捷、最经济、最安全、最准确的检测的手段与方法来确定食品消费安全，是一项重要研究内容。重金属污染是影响人类健康的重要因素，为防止饮用水和食品中的重金属的污染，保护生态环境和人类健康，我们需要实时监测饮用水和食品中重金属离子的浓度。目前，重金属检测主要是光谱法。1999年，J.Wang教授[8]就指出21世纪的溶出分析将向更快、更小、更便宜、更简单、更好的方向发展。对重金属污染的日益关注，使得检测重金属的需要更加迫切。所以目前国际上检测重金属的发展方向为现场、快速、实时、在线、连续和自动化测量。传感器的微型化、集成化和分析仪器的便携化、自动化成为重金属检测发展的必然趋势。

参考文献

[1] 陈炳卿，孙长 食品污染与健康 北京；化学工业出版社，2002

[2] 朱宝立，杜晨杨，陈敏.铅降低机体抗病毒能力的实验研究[J].中国工业医学杂志，2000,13（6）;329-331.

[3] 丁虹，彭仁.铅对孕鼠及胎鼠肝微粒体药酶活性的影响[J].卫生研究，2000,28（6）：333-334.

[4] 孔杏云，廖丽民，雷德亮.铅对大鼠肠道神经元和血管平滑肌细胞NOS的影响[J].湖南医科大学学报，2000,25（2）：135-137.

[5] 李中玺，冶金标准化与质量.2005,1:9.

[6] 黄秀莲，《环境分析与监测》，北京：高等教育出版社，1989.

[7] 王先进，《土壤》5（1999）255.

[8]J.Wang,B.Tian,J.Wang.Lu,C.Olsen,C.Yamitzky,K.Olsen,D.Hammerstrom,W.Bennet,Anal.Chim.Acta 385(1999)429.

食品中的重金属铅与检测方法研究

摘要

本文主要归纳了食品中重金属铅的污染来源与其危害影响，针对现阶段对重金属的检测方法的研究与发展，例如火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法和原子荧光光谱法的原理和在使用仪器时的优点和缺点进行了分析研究，通过对于各种指标参数的多次试验结果的数学统计分析，最后总结出每种元素的最佳测定条件。最后对于未来的重金属检测仪器改进进行了展望。

关键词 铅；重金属检测；原子吸收光谱法

Abstract

this paper summarizes the heavy metal lead in food sources of pollution and its harm, according to the research and development of the present stage of heavy metal detection methods, such as flame atomic absorption spectrometry and graphite furnace atomic absorption spectrometry of principle and in the use of the advantages and disadvantages are analyzed and studied, through the analysis of the mathematical statistics for the various parameters of the results of numerous experiments. At last, the paper summarizes the optimal conditions for determination of each element. Prospects for the improvement of heavy metal detection equipment in the future.

Key words Pb；heavy metals determinations；Atomic Absorption Spectroscopy

目录

1.水产品中铅的来源与危害 ........................................................................... 3

1.1.铅的来源 ............................................................................................... 3

1.2铅的危害性 ........................................................................................... 3

2.重金属的检测方法 ....................................................................................... 4

2.1样品的前处理方法 .............................................................................. 4

2.1.1干灰化法 ...................................................................................... 4

2.1.2湿消解法 ...................................................................................... 4

2.1.3 微波消解法 ................................................................................. 4

2.2光谱法测定重金属含量的研究 .......................................................... 5

2.2.1火焰原子吸收光谱法 .................................................................. 5

2.2.2石墨炉原子吸收光谱法 .............................................................. 5

2.2.3原子荧光光谱仪 .......................................................................... 5

结论 .................................................................................................................. 6

展望 .................................................................................................................. 6

参考文献 .......................................................................................................... 6

前言

随着频频被曝光的食品安全问题，人们的食品安全意识也越来越强，国家等有关部门对食品中的重金属的含量检测工作也越来越重视起来。随着现代工业的发展趋势，环境中重金属问题日益严重。重金属的污染与其他类型的污染有所区别，其具有长期性和不可逆转性等特点，深受研究人员的关注。也正是由于现在重金属的污染严重威胁着人们的身体健康，所以，对于食品中的重金属检测工作应该以更加高效准确为目的，及时反映出情况，以便于相关人员及时采取措施和研究出针对性对策来有效控制污染影响。现阶段，我国对于重金属，例如铅的测定方法有很多种，例如光度法、比浊法、斑点比较法、色谱法、光谱法和电化学分析法等。其中有关国家标准中规定的食品中重金属元素的含量测定方法中，最常用的检测方法是原子吸收光谱法。在检测样品中铅和镉的含量时采用原子吸收分光光度法；在检测样品中汞和砷的含量时采用原子荧光分光光度法。探讨仪器参数对重金属元素检测的影响，通过数学统计方法确定不同元素的最佳检测条件。鉴于最佳检测条件对于今后重金属含量检测工作的研究意义进行了系统的分析和综述。

1.水产品中铅的来源与危害

1.1.铅的来源

铅主要通过大气沉降、土壤沥出液以及地表径流等进入天然水体，其主要来源是采矿、冶金、电镀、燃煤、陶瓷和玻璃制造等工业活动，以及含铅汽油、含铅油漆涂料、含铅水管的使用等。大气铅污染是对环境中其他形式的铅污染具有基础性作用的，含铅的汽油的燃烧和排放造成了严重的空气污染，铅污染物的比重远远大于空气的比重，因此大气中的铅污染会不断沉降，最终造成地面土壤的铅污染、水质的铅污染和食品的铅污染[1]。一些农业生产中使用的砷酸铅等铅盐农药会对水果蔬菜和土壤水源造成污染，铅污染物经过雨水的冲刷作用和废水排放等途径会转移到水体中，从而污染水生生物，造成水生生物的铅污染。

1.2铅的危害性

铅主要经过呼吸、消化和皮肤渗透作用进入人体，蓄积在人体各组织中。铅经呼吸道

进入肺内，通过肺泡-毛细血管进入血液后，显著增强人胚肺细胞对呼吸道合胞病毒的易感性，降低细胞对呼吸道合胞病毒的抵抗力[2]。铅能使肝脏合成转铁蛋白等多种蛋白质量下降，对铁代谢产生不良影响，降低肝脏解毒能力，降低药物清除率，增加药物毒副作用[3]。成人胃肠道铅吸收率为5％-10％，婴幼儿和儿童的胃肠道吸收率可达42％-50％。铅干扰营养物质和氧气代谢，导致二者供应不足，临场表现为食欲不振、胃肠炎、腹泻、便秘、消化不良等症状。也会使肠道平滑肌处于长期紧张状态，临床表现为铅性腹绞痛[4]。

2.重金属的检测方法

2.1样品的前处理方法

2.1.1干灰化法

干灰法是利用高温除去样品中的有机质，剩余的灰分用酸溶解，作为样品待测溶液。该法适用于食品中大多数金属元素分析，但在高温条件下，汞、镉、铅、锡、硒等元素易挥发而损失，故不适用于这类元素的前处理。

2.1.2湿消解法

湿消解法是利用氧化性的强酸（硝酸、高氯酸、过氧化氢和硫酸等）在一定温度条件下除去有机质，使被测元素溶解。该法主要优点是被测元素不易损失，特别是对于易挥发性元素非常适用。

2.1.3微波消解法

微波消解法是一种新的试样溶解技术，其主要优点是溶样时间短、耗能低、消耗试剂少、污染少，最主要的优点是能够有效防止易挥发元素的损失；微波消解的主要缺点是溶样量较小，这对于含量低的一些元素分析带来一定困难。昂贵的微波消解炉和压力溶样罐，使微波消解技术的应用受到一些限制。

2.2光谱法测定重金属含量的研究

2.2.1火焰原子吸收光谱法

试样溶液经过雾化送入火焰中被原子化，使得被测元素转变为基态原子、被测元素空心阴极灯发出的共振线通过基态原子时，发生选择性共振吸收而使光强减弱。仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。目前所用的火焰一般为空气-乙炔焰。

原子吸收光谱仪可测定多种元素，火焰原子吸收光谱法可测到10-9g/mL数量级，石墨炉原子吸收法可测到10-13g/mL数量级。其氢化物发生器可对8种挥发性元素汞、砷、铅、硒、锡、碲、锑、锗等进行微痕量测定。

2.2.2石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收光谱法的绝对灵敏度一般比火焰原子吸收光谱法高3个数量级，已广泛应用于痕量金属的分析。石墨炉原子吸收法已经成为一种广泛的分析方法，可以测定大约60多种元素，在农业、生物、环境、食品、地质和冶金等领域均有广泛的应用。但是石墨炉原子吸收分析尚存在一些干扰问题，特别是在生物和环境样品中痕量贵金属的测定中，干扰还很严重。目前常用一些改进技术如石墨管改进技术、基体改进技术、预分离富集等，来消除干扰，提高分析灵敏度和改善精密度[5]。在实验过程中，可以选取每种参数几种不同数据后，利用数学统计方法计算出每种元素的最佳测定条件。例如 空心阴极灯工作条件的选择（包括预热时间、工作电流）、火焰燃烧器操作条件的选择（试液提升量、火焰类型、燃烧器的高度）、石墨炉最佳操作条件的选择（惰性气体、最佳原子化温度）等。

2.2.3原子荧光光谱仪

原子荧光光度计利用惰性气体氩气作载气，将气态氢化物和过量氢气与载气混合后，导入加热的原子化装置，氢气和氩气在特制火焰装置中燃烧加热，氢化物受热以后迅速分解，被测元素离解为基态原子蒸气，其基态原子的量比单纯加热砷、锑、铋、锡、硒、碲、

铅、锗等元素生成的基态原子高几个数量级。原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能激发下产生的荧光发射强度，来确定待测元素含量的方法。

结论

重金属指原子密度大于或等于5 ×l0-3kg/m 3 的金属元素，如汞(H g)、铅 (Pb)、镉 (C d)、铬(C r)、金 (A u )、银 (A g)、铜 (e u )等 ，约有45种[6] 。随着工农业生产的高度发展，重金属污染已成为最严重的环境生态污染之一，其中食品中重金属污染严重影响到经济持续发展和人类健康。据估测，我国目前受重金属污染的耕地面积近2000万hLmZ，约占总耕地面积的1/5[7] 。在检测重金属中光谱法使用的仪器依照国标方法，在其他条件不变的情况下，改变几种参数，例如灰化温度、原子化温度、基体改进剂和灯电流值；在原子荧光法中的空心阴极灯的负高压和灯电流对背景信号强度和检出信号强度的对比试验的结果，通过数学统计分析方法选出每种元素的测定最优条件。

展望

随着科学技术的发展，对食品的安全性进行检测的手段与方法已经是多种多样。如何采用最快捷、最经济、最安全、最准确的检测的手段与方法来确定食品消费安全，是一项重要研究内容。重金属污染是影响人类健康的重要因素，为防止饮用水和食品中的重金属的污染，保护生态环境和人类健康，我们需要实时监测饮用水和食品中重金属离子的浓度。目前，重金属检测主要是光谱法。1999年，J.Wang教授[8]就指出21世纪的溶出分析将向更快、更小、更便宜、更简单、更好的方向发展。对重金属污染的日益关注，使得检测重金属的需要更加迫切。所以目前国际上检测重金属的发展方向为现场、快速、实时、在线、连续和自动化测量。传感器的微型化、集成化和分析仪器的便携化、自动化成为重金属检测发展的必然趋势。

参考文献

[1] 陈炳卿，孙长 食品污染与健康 北京；化学工业出版社，2002

[2] 朱宝立，杜晨杨，陈敏.铅降低机体抗病毒能力的实验研究[J].中国工业医学杂志，2000,13（6）;329-331.

[3] 丁虹，彭仁.铅对孕鼠及胎鼠肝微粒体药酶活性的影响[J].卫生研究，2000,28（6）：333-334.

[4] 孔杏云，廖丽民，雷德亮.铅对大鼠肠道神经元和血管平滑肌细胞NOS的影响[J].湖南医科大学学报，2000,25（2）：135-137.

[5] 李中玺，冶金标准化与质量.2005,1:9.

[6] 黄秀莲，《环境分析与监测》，北京：高等教育出版社，1989.

[7] 王先进，《土壤》5（1999）255.

[8]J.Wang,B.Tian,J.Wang.Lu,C.Olsen,C.Yamitzky,K.Olsen,D.Hammerstrom,W.Bennet,Anal.Chim.Acta 385(1999)429.