火焰原子吸收光谱法测定配合饲料中的镉

2022-09-10

镉是在20世纪80年代被德国科学家发现的, 为有色重金属。一直以来, 镉常被人们应用于玻璃、陶瓷和塑料等染料制品行业。镉不是人体的必需元素, 摄入人体后会慢慢积累在肾脏和肝脏, 对人体健康有极大毒害, 镉还对肝、骨骼以及血液系统产生毒性, 被美国毒物管理委员会列在危害人体健康有毒物质的第六位[1,2,3]。在镉污染地区生长的牧草或饲料作物一旦作为饲料被动物长期采食, 会导致动物慢性镉中毒。由此可见, 对饲料中重金属镉的监测关系到整个人类的身体健康。

1 材料与方法

1.1 饲料

供测试的饲料为乳猪配合饲料, 来源于重庆市某饲料公司送检样品。

1.2 实验仪器

AAS-VARIO6型原子吸收光谱仪 (德国耶拿公司) , 电子天平 (梅特勒-托利多仪器有限公司) , 马弗炉 (英国Carbolite公司) , 电热板 (江苏省金坛医疗仪器厂) 。

1.3 标准品和试剂

除特别注明外, 所用试剂为分析纯, 水符合GB/T6682中一级水规定。硝酸、盐酸均为优级纯;镉标准储备溶液浓度1000μg/m L (中国计量科学研究院) 。

1.4 标准溶液的配制

1.4.1 标准中间液

取5.0 m L储备液至100 m L容量瓶中, 用1 mol/L的盐酸溶液定容。该中间液镉浓度为50μg/m L。

1.4.2 标准工作液

取2.0 m L镉标准中间液至100 m L容量瓶中, 用1 mol/L的盐酸溶液定容。该工作液镉浓度为1.0μg/m L。移取适量该溶液, 用1 mol/L的盐酸溶液定容, 使得镉元素标准系列浓度依次为0.00, 0.25, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00μg/m L。

1.5 样品前处理

准确称取10 g样品于50 m L瓷坩埚中, 将瓷坩埚置于可调电热板上, 缓慢加热至200℃, 碳化至无烟, 然后放入马弗炉, 550℃灰化4 h。冷却后加2 m L水润湿, 加10 m L硝酸, 置于电热板上加热分解至近干, 然后加入10 m L 1 mol/L的盐酸溶液, 加热溶解, 转入50 m L容量瓶中, 用1 mol/L的盐酸溶液定容, 摇匀。同时做试剂空白。

1.6 仪器工作条件

波长:228.8 nm;灯型:HLC;分析模式:单光束;燃气流量:70 L/h;狭缝宽度:1.2 nm;灯电流:3.0 m A;燃气类型:C2H2;燃烧头高度:7 mm。

1.7 方法原理

在酸性条件下将样品溶液喷入空气—乙炔火焰, 使镉原子化, 测定其对特征共振线228.8 nm的吸光度, 与标准系列比较而求得镉的含量。

1.8 测量

等待仪器稳定后, 用1 mol/L的盐酸溶液调零, 依次将标准系列工作溶液、样品空白及待测样品溶液导入仪器测定, 以浓度与相应吸光度绘制标准曲线, 求得待测溶液的镉含量。

2 结果与分析

2.1 样品灰化条件的选择

本次实验对2种灰化条件进行了比较。第一种灰化方法采用样品于550℃灰化4 h, 第二种灰化方法采用样品于500℃灰化16 h。通过实验发现, 采用2种灰化方法的样品添加回收率比较接近, 采用第一种灰化方法的最高回收率为96.4%, 第二种灰化方法的最高回收率为97.0%, 但第一种灰化方法的时间较短, 大大提高了工作效率, 故本次实验选用第一种灰化方法。

2.2 酸度的选择

镉元素分别在0.2%、1.0%、5.0%的HCL溶液浓度下用仪器测定, 实验结果表明, 盐酸溶液在0.2%~5.0%浓度范围内对镉元素测定没有明显的影响。测定浓度与吸光度值见表1。

2.3 是否选择萃取剂

本次实验同时还比较了样品待测液经过甲基异丁酮萃取和未经甲基异丁酮萃取上机的结果。采用萃取方法的步骤为:准确分取20 m L待测溶液及试剂空白于50 m L比色管中, 分别加入3 m L 2 mol/L碘化钾溶液, 摇匀, 加2 m L 5%抗坏血酸溶液, 摇匀后准确加入10 m L甲基异丁酮, 萃取5 min, 静置分层后, 有机相导入原子吸收光谱仪分析[4]。实验结果表明, 镉元素用萃取剂富集后仪器响应值稍有提高, 检测限为0.005 mg/kg, 比未经萃取方法检测限 (0.02 mg/kg) 要低, 但是萃取操作过程比较繁琐, 效率低下, 并且现行国家标准对配合饲料中镉的限量要求为0.5 mg/kg, 未采取萃取过程的实验方法完全能够满足检测需要, 故本次实验不选择萃取剂。

2.4 仪器条件的优化

把浓度为2.0μg/m L的镉元素标准液导入仪器, 通过调节仪器的雾化效率、燃烧头高度、燃气流量、狭缝宽度等, 尽可能提高镉元素的仪器响应值, 优化结果见“1.6”节所述。

2.5 线性关系与检测限

用1.0μg/m L的镉标准溶液配制成浓度为0.00, 0.25, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00μg/m L的标准系列工作液, 以镉元素吸光度 (y) 与对应浓度 (x) 进行线性回归, 得到回归方程:

该公式相关系数R2为0.9999, 结果表明镉元素在该浓度范围内线性相关性良好。依据检测限 (LOD) 为信噪比S/N=3计算, 得出镉元素检测限为0.02 mg/kg。

2.6 回收率与精密度

通过在空白配合饲料样品中添加标准溶液的方式, 对镉元素进行0.1, 0.5, 2.5 mg/kg 3个浓度水平的添加回收实验, 每个浓度设6次平行, 按照“1.5”节中的实验方法处理后上机检测, 得到方法的平均回收率为87.9%~96.4%, 相对标准偏差 (RSD) 为3.5%~7.7%, 结果见表2。图1为镉元素的标准曲线图。

3 结论

本次实验建立了检测配合饲料中镉元素的火焰原子吸收光谱法, 镉元素在0.0~2.0 mg/kg浓度范围内具有良好的线性, 配合饲料空白样品添加回收率在87.9%~96.4%, 且相对标准偏差小于10%, 该方法具有操作简便、快速、准确的特点, 适用于配合饲料中重金属镉的检测。

摘要：通过实验, 建立了检测配合饲料中的镉的火焰原子吸收光谱方法。样品经碳化、灰化后, 用硝酸分解, 1 mol/L的盐酸溶液定容后上机检测。在0.1 mg/kg、0.5 mg/kg和2.5 mg/kg的添加浓度水平下, 配合饲料样品中镉元素回收率为87.9%96.4%, 相对标准偏差为3.5%7.7%。检测限为0.02 mg/kg。

关键词：火焰原子吸收光谱法,配合饲料,镉含量