大米中鎘污染與不同消解方式測鎘

畢業(yè)設(shè)計大米中鎘污染與不同消解方式測鎘摘要大米中鎘污染的來源有化學性污染源以及由環(huán)境污染所引起的食品污染。鎘中毒可以導致肺氣腫、骨質(zhì)疏松、高血壓等病癥,影響體內(nèi)的各系統(tǒng)代謝,引起機體的功能紊亂,其具有一定的致癌性和致崎性。只有有效控制鎘污染的來源,及衛(wèi)生檢疫部門的加強大米中鎘含量的檢測工作,才能有效的預防鎘污染大米的再次出現(xiàn),以確保食品的安全。通過不同的消解方式電子爐直接消化法、石墨消解儀消解和微波消解法三種消化方式測定大米的鎘,掌握以及了解三種樣品前處理方法的不同和特點,通過實驗中的現(xiàn)象和上機后測定結(jié)果數(shù)據(jù),分析幾種不同消化方式的優(yōu)缺點,根據(jù)實驗樣品的不同及所需的實驗數(shù)據(jù)選擇適宜的消解方式。關(guān)鍵詞大米；鎘污染；重金屬；消解方式；鎘I目錄摘要II1大米中鎘的危害與污染情況111大米中鎘的危害1111鎘中毒事件1112我國近幾年鎘大米事件1113鎘米的了解112我國大米污染現(xiàn)狀113鎘污染來源22樣品前處理221原理222儀器223試劑223樣品的不同消解方式3231高溫干法消解3232微波消解法3233石墨濕法消解法33石墨爐原子吸收光譜法測定331石墨爐原子吸收光譜檢測方法432儀器條件433標準曲線繪制434樣品測定結(jié)果4341高溫干法測定結(jié)果5342微波消解法結(jié)果5343石墨濕法消解法結(jié)果535檢測結(jié)果分析64總結(jié)65參考文獻7致謝801大米中鎘的危害與污染情況11大米中鎘的危害111鎘中毒事件1931年日本富山縣發(fā)生了著名的“痛痛病”事件,這是由于長期接觸受到鎘污染的水源和長期食用鎘污染的食物導致的慢性鎘中毒。金屬鎘以及其化合物可以通過消化道與呼吸道以及皮膚進人機體,由于長期攝人過量的鎘，會導致腎臟受到損害,主要表現(xiàn)在低分子量蛋白尿。腎小管的損害會導致機體磷、鈣與維生素的吸收受到的阻礙,所引發(fā)的骨質(zhì)疏松病癥,甚至會發(fā)生病理性骨折,這對于患者的生活質(zhì)量和勞動能力以極其嚴重的負面影響。金屬鎘還會抑制微量元素硒與鋅的正常吸收,硒與鋅都是促進鈣吸收的重要微量元素。體內(nèi)的鎘超標易患高血壓等病癥、肺氣腫,由于鎘在體內(nèi)取代了鋅、鈣等微量元素,引起機體的功能紊亂,影響體內(nèi)的各種新陳代謝系統(tǒng)。慢性重金屬鎘中毒患者會免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)與生殖系統(tǒng)方面的病變,甚至鎘中毒具有一定的致癌性和致畸性致癌性。112我國近幾年鎘大米事件2013年2月27日，南方日報以“湖南問題大米流入廣東市場”為題，大肆報道了2009年湖南萬噸的鎘超標大米流入廣東；5月16日，廣東市食藥監(jiān)局公布18批次大米抽樣檢測結(jié)果，顯示鎘含量444不合格，鎘超標，涉及6批次的大米來自湖南；隨著有關(guān)大米鎘超標的報道的頻頻出現(xiàn)，隨著湖南省株洲、衡陽等地產(chǎn)大米鎘超標的陸續(xù)曝光，在國內(nèi)外引起了強烈的反響，對整個糧食行業(yè)造成巨大的沖擊。廣大國民在經(jīng)歷過了牛奶的“三聚氰胺”、豬肉“瘦肉精”等一系列事件后，又出現(xiàn)“鎘米”事件，引起了廣大人民對食物的恐慌，對食品安全的不信任。113鎘米的了解鎘是一種銀白色、有光澤的重金屬，它原本是以化合物的形態(tài)存在，與人的生活并不存在交集。工業(yè)革命是世界發(fā)展的需要，國外的研究表明，全球每年差不多有22萬噸鎘進入土壤。鎘食用過量，會對人體的骨骼、腎臟造成的危害，發(fā)生“骨痛病”。當前環(huán)境中出現(xiàn)的鎘污染都具有一定的地域性、局域性,而且不同的產(chǎn)地的大米鎘污染程度狀況不同。居民所消費大米的來源不同,這對城市大米鎘污染安全監(jiān)測體系統(tǒng)造成一定的難度。但受到大米鎘污染的威脅主要人群仍然是受到鎘污染地區(qū)當?shù)氐娜罕姟Ｍ寥酪坏┦艿街亟饘冁k的嚴重污染,需要很長時間才能恢復到以前無污染的狀態(tài)。金屬鎘在人體中的半衰期長達1530年,人體受到鎘污染的侵襲,以目前的醫(yī)療水平,是無法實現(xiàn)有效解毒和排毒。因此,對于大米的鎘污染,最有效果的方法是預防食品中鎘的超標。只有有效控制污染來源,才能有效的避免鎘污染大米的出現(xiàn)。從此之外,衛(wèi)生檢疫部門還需要加強對大米中鎘含量的檢測工作,以確保食品的安全,避免鎘大米過多地流人市場。12我國大米污染現(xiàn)狀根據(jù)有關(guān)的新聞報道以及一些文獻，研究者對于我國上個世紀八十年代對于南方某省的土壤鎘污染進行了進一步的研究,對蔬菜、糧食、肉類、禽蛋等1樣品同樣進行了鎘含量的檢測,研究數(shù)據(jù)結(jié)果表明肉類、禽蛋樣品鎘含量的未超標,以及不同種類的蔬菜鎘含量的超標率各不相同,糧食中的大米鎘含量的超標率卻高達635。另外衛(wèi)生防疫工作者對2008年至2009年南方某省食品中的鎘污染情況進行了調(diào)查分析,共檢測了13類食品樣品,鎘檢出率為638,重金屬鎘含量超標率為85。涉及到的鎘含量超標的食品種類有糧食、水產(chǎn)品、肉類、食用菌、水果等。13鎘污染來源重金屬鎘主要與鋅礦、鉛鋅礦、銅錢鋅礦等共生。煉礦脈的時候，重金屬鎘會被釋放到廢水與廢渣中。如果對尾礦的管理不當，就可能隨著水源流入附近的農(nóng)田。隨著科學科技的發(fā)展，金屬鎘已經(jīng)被廣泛的應用到制造電池、合金、顏料,還可作為電鍍制品以及塑料制品的穩(wěn)定劑,金屬鎘的用途越來越廣泛了。隨著鎘的開發(fā)和利用，鎘污染也越來越嚴重了，據(jù)統(tǒng)計全球每年向地球中排放鎘總量達到三萬噸左右,其中約85進人土壤,從而污染水源以及農(nóng)作物。2樣品前處理21原理試樣會經(jīng)灰化以及酸消解后，導入原子吸收分光光度計中，在比較高的溫度下樣品進行原子化。解離為基態(tài)的自由原子。空心陰極燈發(fā)射出待測元素所需的特征波長的光輻射，穿過了原子化器中的一定厚度的原子蒸汽，一部分被原子蒸汽總待測元素的基態(tài)自由原子所吸收，從而減弱后的特征輻射被檢測系統(tǒng)所檢測到。根據(jù)郎伯比耳定律，知道吸光度與待測元素的含量成正比，與標準系列比較定量。22儀器原子吸收分光光度計（附石墨爐級鉛空心陰極燈）、壓力消解儀、壓力解壓罐。微波消解儀、可調(diào)式電熱板、馬弗爐、微波馬弗爐、瓷坩堝、可調(diào)式電爐、石墨濕法消解儀、微波消解管、濕法消解管、分析天平、移液槍。23試劑硝酸142MG/ML，優(yōu)級純。硝酸142G/ML，分析純。高氯酸167G/ML，優(yōu)級純。高純氬氣高純氮氣氧化劑空氣，一般都是由氣體壓縮機供給，進入儀器前應經(jīng)過過濾，以除去其中的水、油以及其他雜質(zhì)。金屬儲備液10000G/L（稱取10008光譜純金屬，準確到00001，用5/100的硝酸溶液去溶解，必要的時候加熱，直至溶解完全，然后用水稀釋定容至1000ML）。中間標準溶液用硝酸溶解稀釋金屬儲備液的配制，鎘濃度一般都為1000MG/L。223樣品的不同消解方式231高溫干法消解利用在比較高的溫度下使含有大量的有機物的樣品經(jīng)過電子爐燒過灰化，經(jīng)過儀器分析的目標物殘留物在灰分中，用少量的酸溶解后在定容后即可進行測定。此方法適用于酸難以分解的有機質(zhì)樣品中、如脂肪含量過高的樣品。該方法的優(yōu)點是試劑的用量比較少，空白都比較低，后續(xù)處理比較簡單且實驗成本較低。但是分析的元素如果穩(wěn)定性不好會揮發(fā)易導致結(jié)果的偏低，而消解時間長，不適合于無機樣品的分解。為了防止或降低干法灰化過程中的元素的揮發(fā)，可在試樣中加入助灰化劑。常用的助灰化劑有硫酸、硝酸、氧化鎂、磷酸二氫鈉、氯化鈉等。高溫干法消解周期長，耗能多，處理過程中被測成分易揮發(fā)損失，坩堝材料有時對被測成分有吸收保留作用，致使回收率降低。因選擇助灰化劑的條件與個中考慮，畢業(yè)論文代寫QQ3449649974選擇用硝酸作為助灰化劑。準確稱取大米粉末10000G于干鍋中，在可調(diào)節(jié)溫度電子爐上加熱，在不使樣品燃燒的情況下使其灰化，在樣品不冒煙時，將其取出置于微波馬弗爐中在525下45小時。取出之后置于電子爐上加1ML硝酸，直到硝酸干掉，再放到微波馬弗爐中2個小時，取出后在電子爐中加熱再加1ML硝酸，在未干時加入超純水，最后50ML定容。232微波消解法微波消解是利用了微波的穿透性和激活反應能力加熱密閉容器內(nèi)的試劑和樣品，使容器內(nèi)壓強增加，反應的溫度提高，使反應物在需要的特定溫度下發(fā)生快速的分解，這樣就減少了樣品分解所需要的時間，提高了工作的效率，消解精確而徹底，且易揮發(fā)元素如AS、HG等應當可以保留在溶液中，防止揮發(fā)而導致結(jié)果的偏差和對環(huán)境的嚴重污染。由于微波消解所需要試劑用量少，沒有環(huán)境對樣品的污染，因此空白值比較低，平行性和重復性都比較好。密封微波溶樣技術(shù)作為一種樣品預處理手段，可以使樣品處理更加快速、準確、安全。準確稱取05000G于微波消解管中，加入3ML硝酸并蓋上蓋子，置于微波消解儀中在180，在高純氮氣加壓到40PA下消解50MIN左右。取出后定容到25ML。233石墨濕法消解法這種方法是適量的大米樣品中加入硝酸、高氯酸以及混酸等一些氧化性的酸，通過加熱使有機物得到分解，待測元素以離子形態(tài)的存在溶液中。該方法的應用最為廣泛，且易于操作，同時消解多種類型的樣品，安全，危險性?。坏纸獾哪芰σ话悖贿m合于難容樣品的分解，酸使用量一般較大，易造成外源性環(huán)境的污染，HG等元素容易揮發(fā)，容易對環(huán)境造成嚴重污染，空白值一般容易偏高，不適用濕法消解。但該方法因為不需要一些特殊的儀器和設(shè)備，為一般實驗室常用方法。濕法消解中常見的混酸種類有硝酸氫氟酸、硝酸硫酸、硝酸高氯酸、硝酸鹽酸。準確稱取10000G于濕法管中加15ML硝酸后再加入12ML高氯酸，置于石墨消解儀中，10MIN溫度升到60保留30MIN后10MIN升到160保留120MIN后升到260保留60MIN，在30MIN降到常溫。在管中只有大概23ML時取出定容到50ML。33石墨爐原子吸收光譜法測定31石墨爐原子吸收光譜檢測方法在原子能、半導體、電子管及宇宙航天等尖端科學技術(shù)的迅速發(fā)展中，對材料的要求也是越來越高，當時已經(jīng)有的分析測試技術(shù)還遠遠不能滿足現(xiàn)在實驗研究和生產(chǎn)的需要。原子吸收光譜法是在這種情況下迅速發(fā)展起來的一種新型儀器分析方法。到目前為止廣泛應用于醫(yī)藥食品、環(huán)境科學、材料科學、農(nóng)林產(chǎn)品。其可對近80種元素進行直接檢測。在農(nóng)、林、水科學中，它主要用于肥料、大氣、土壤、食品、飼料、水體等樣品中金屬元素以及部分非金屬元素的定量分析。石墨爐原子吸收光譜法有以下特點特長（1）靈敏度高；（2）選擇性好，由于其是基于待測元素對其特征光譜的吸收，因此干擾比較少，并且干擾都易于消除；（3）精密度和準確度都比較高，由于原子吸收受外界因素的影響相對比較小，因此一般都具有比較高的精密度和準確度；（4）測定元素較多，元素周期表中能夠用于原子吸收法測定的元素多達70多種；（5）需要樣品量少，分析速度較快，一次測定只需要幾微升到幾毫升樣品左右，幾秒便可測定一個樣品。光源、原子化器、分光系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)是石墨爐原子吸收儀必不可少的四大部件。32儀器條件根據(jù)各自儀器性能都調(diào)至最佳狀態(tài)時。參考條件為波長2833NM，狹縫02NM10NM，燈電流為5MA7MA。干燥溫度120，持續(xù)15S20S，原子化溫度17002400，持續(xù)4S5S，背景校正為氘燈或賽曼效應。本文實驗儀器背景校正為氘燈。33標準曲線繪制吸取配制的鎘標準使用液1UG/L、2UG/L、3UG/L、4UG/L、5UG/L各10UL，注入石墨爐中，測得其吸光值并求得吸光值與濃度的一元線性回歸方程。000050047500867012940170502064Y00413X00034R209985005000501015020250123456系列1線性系列1圖一標準曲線圖與一元線性回歸方程434樣品測定結(jié)果341高溫干法測定結(jié)果表1高溫干法測定結(jié)果表樣品質(zhì)量濃度吸光值體積大米1114251690073250大米2105421550067450大米3110541640071150計算公式XCVF/M1000式中X試樣中被測元素含量，MG/KGC扣除試樣空白后試樣液濃度，UG/LM試樣質(zhì)量，GF試樣稀釋倍數(shù)樣品1中鎘含量X16950/11425100000740MG/KG樣品2中鎘含量X15550/10542100000735MG/KG樣品3中鎘含量X16450/11054100000742MG/KG342微波消解法結(jié)果表2微波消解法結(jié)果表樣品質(zhì)量濃度吸光值體積大米4058471780076925大米5054811600069525大米6055621680072825計算公式XCVF/M1000式中X試樣中被測元素含量，MG/KGC扣除試樣空白后試樣液濃度，UG/LM試樣質(zhì)量，GF試樣稀釋倍數(shù)樣品4中鎘含量X17825/05847100000748MG/KG樣品5中鎘含量X16025/05481100000732MG/KG樣品6中鎘含量X16825/05562100000756MG/KG343石墨濕法消解法結(jié)果表3石墨濕法消解法結(jié)果表樣品質(zhì)量濃度吸光值體積大米7109751660072050大米8111241650071550大米9105621550067450計算公式5XCVF/M1000式中X試樣中被測元素含量，MG/KGC扣除試樣空白后試樣液濃度，UG/LM試樣質(zhì)量，GF試樣稀釋倍數(shù)樣品7中鎘含量X16650/10975100000754MG/KG樣品8中鎘含量X16550/11124100000741MG/KG樣品9中鎘含量X15550/10562100000734MG/KG35檢測結(jié)果分析在對實驗數(shù)據(jù)結(jié)果的分析表明；在三種不同消解方法的前處理中，對大米中鎘的檢測都具有較好的實驗結(jié)果；且相對而言微波消解比較好；對大米中鎘檢測的不同前處理方法，相對而言微波消解要先進快速一些，消解的時間要少些，而相對的更適合于大批量的檢測。在對于三種消解方式的比較中發(fā)現(xiàn)（1）在石墨爐濕法消解中所用的實驗試劑用量最多，其次是高溫干法消解，最后是微波消解用量最少；（2）在試驗中高溫干法消解所用的時間最多大概有14個小時左右，其次是石墨爐濕法消解用時為5小時左右，最后是微波消解用時最少為1小時左右；（3）在實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的比較中發(fā)現(xiàn)微波消解法所測得樣品結(jié)果平行性相對較好，其他兩種所測的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性相對較差。（4）這三種消解方式的適用性在檢測油脂比較多的時候，比如檢測肉、食用油里面的金屬元素采用高溫干法消解以及石墨爐濕法消解較好，而含油脂較少的以及大批量的實驗時采用微波消解較好。4總結(jié)隨著國家對食品安全的監(jiān)控檢測力度的加大，隨著人們生活水平的不斷提高，人們越來越注重安全健康飲食；而隨著科技的發(fā)展，對空氣，土壤，水源，環(huán)境的污染是不可控制的及不可避免的，而每年來糧食的污染事件也頻頻出現(xiàn)，對于加大食品的安全檢測，是保證廣大人民安全健康飲食的前提條件。檢測人員對食品檢測的負責就是對自身安全的負責。實驗的嚴謹性，在樣品的前處理時一方面由于使用工具不當，取樣方法不合理或處理方法不妥造成取樣的不均勻和樣品的外源性污染，從而使測定結(jié)果出現(xiàn)誤差，或檢測物質(zhì)的到損失；另外樣品的消化方案選擇的不當，忽視基體干擾現(xiàn)象，會使測定結(jié)果出現(xiàn)偏差，這些問題應該引起檢測人員足夠的重視。大米作為我國的主產(chǎn)糧食，如果受重金屬的嚴重污染，那將嚴重威脅到我國人民的身體健康，準確測定大米中鎘的含量無論是對動物營養(yǎng)學的研究，還是人體代謝疾病防治和診斷，以及環(huán)境監(jiān)測和食品安全都具有重大意義。65參考文獻1陳志良,莫大倫,仇榮亮鎘污染對生物有機體的危害及