CN114660103B - 一种重金属痕量检测方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于痕量检测技术领域，本发明公开了一种重金属痕量检测方法及其应用。本发明公开的检测方法具体包括制备质控样；将质控样与待检样品按特定比例混合；然后采用X射线荧光光谱仪对重金属进行痕量检测，利用标准曲线实现对重金属定量分析。本发明所述方法在检查茶叶中的重金属元素时，缩短了检测时间，避免大量酸液的使用，提高了环保性能，降低检测成本，得到的标准曲线相关度高，检测结果准确。

Description

一种重金属痕量检测方法及其应用
技术领域
本发明涉及痕量检测技术领域，尤其涉及一种重金属痕量检测方法及其应用。
背景技术
我们在食用了含有重金属的食物后，重金属会在人体内富集，非常难以被降解及排除体外，因此，极少量的重金属同样会因为富集作用，对人体产生危害。重金属在人体内能与蛋白质、酶等发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中积累，造成慢性中毒。
然而，在茶叶中重金属往往含量很低，很难直接被仪器检测出来，往往设置酸消解前处理。但是常规的酸消解过程耗时长，容易因为前处理消解过程中的误差，影响测定结果的准确性。
现有技术通过微波消解/湿法消解对样品进行消解前处理、原子吸收光谱法/原子荧光光谱法/电感耦合等离子体质谱法，测定茶叶样品中重金属的含量。但依旧存在以下问题：(1)前处理时需要消耗大量酸液，消解过程中产生大量的酸雾，对环境有一定的污染，对检测人员的健康有不良影响；(2)前处理消解是采用高等级的硝酸、高氯酸等将样品中有机物质氧化产生无机离子的过程，整个过程耗时较长，所需经济成本和时间成本较高。。
因此，如何提供一种重金属痕量检测方法及其应用，缩短茶叶中重金属的检测时间，避免大量酸液的使用，降低检测成本是本领域亟待解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种重金属痕量检测方法及其应用，提高了茶叶中重金属的检测效率，降低了检测成本，且满足环保要求。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种重金属痕量检测方法，包括以下步骤：
1)制备质控样；
2)将质控样与待检样品混合；
3)采用X射线荧光光谱仪对重金属进行痕量检测。
优选的，所述步骤1)中质控样的制备步骤如下：按表1所示，将各个单标溶液加到GBW 08505的茶叶质控样中，加入后先对质控样进行冷冻干燥，然后在-4℃下研磨、混匀，装瓶备用。按照《CNAS-G017-2018标准物质/标准样品定值的一般原则和统计方法》的标准要求，对质控样进行均匀性试验、稳定性试验、不确定度评估、数据评估等，给新的质控样定值后，用于实验室内控。
表1各元素的加标质量
Figure BDA0003549594860000031
优选的，所述重金属包括As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni。
优选的，所述步骤2)中，当检测重金属元素为As时，质控样与待检样品的质量比为20：0.27；
当检测重金属元素为Pb时，质控样与待检样品的质量比为20：0.27；
当检测重金属元素为Cd时，质控样与待检样品的质量比为50：1.6；
当检测重金属元素为Cr时，质控样与待检样品的质量比为10：0.076；
当检测重金属元素为Cu时，质控样与待检样品的质量比为100：24；
当检测重金属元素为Zn时，质控样与待检样品的质量比为100：35；
当检测重金属元素为Ni时，质控样与待检样品的质量比为100：5.4。
优选的，所述步骤3)中X射线荧光光谱仪的测试条件为：X射线光管电流范围为0～0.2mA,电压范围为0～70KV，测试时间范围为0～10min，准直器
Figure BDA0003549594860000041
滤光片系统包括4位经过重金属检测优化并可自动切换的滤光片，激发靶包括微型端X射线窗口。
本发明的另一目的是提供一种重金属痕量检测方法在茶叶重金属检测中的应用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明采用标准加入法-XRF(X射线荧光光谱仪)结合的方法测定茶叶中重金属的含量，不需要进行酸液消解，测试方法简单高效；在采用XRF测定之前，先将质控样品定量加入待测样品中，消除了酸液的损耗和污染，达到了对待测元素富集的效果，提升了XRF对重金属元素检测的准确性。
X射线荧光光谱仪(XRF)测定元素含量的原理：不同元素具有波长不同的特征X射线谱，而各谱线的荧光强度与元素的浓度呈线性关系，测定元素特征X射线谱线的波长和强度即可以对待测元素进行定性和定量分析。便携式XRF测定重金属，可以实现现场的原位检测，具有对试样进行非破坏、多元素同时测定、耗时短、易操作、成本低和数据提供及时等优点。
附图说明
图1为茶叶中重金属的标准曲线图。
具体实施方式
一种重金属痕量检测方法，包括以下步骤：
1)制备质控样；
2)将质控样与待检样品混合；
3)采用X射线荧光光谱仪对重金属进行痕量检测。
在本发明中，所述步骤1)中质控样的制备步骤如下：所述步骤1)中质控样的制备步骤如下：按表1所示，将各个单标溶液加到GBW 08505的茶叶质控样中，加入后先对质控样进行冷冻干燥，然后在-4℃下研磨、混匀，装瓶备用。按照《CNAS-G017-2018标准物质/标准样品定值的一般原则和统计方法》的标准要求，对质控样进行均匀性试验、稳定性试验、不确定度评估、数据评估等，给新的质控样定值后，用于实验室内控。
表1各元素的加标质量
Figure BDA0003549594860000051
Figure BDA0003549594860000061
在本发明中，所述重金属包括As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni。
在本发明中，所述步骤2)中，当检测重金属元素为As时，质控样与待检样品的质量比为20：0.27；
当检测重金属元素为Pb时，质控样与待检样品的质量比为20：0.27；
当检测重金属元素为Cd时，质控样与待检样品的质量比为50：1.6；
当检测重金属元素为Cr时，质控样与待检样品的质量比为10：0.076；
当检测重金属元素为Cu时，质控样与待检样品的质量比为100：24；
当检测重金属元素为Zn时，质控样与待检样品的质量比为100：35；
当检测重金属元素为Ni时，质控样与待检样品的质量比为100：5.4。
在本发明中，所述步骤3)中X射线荧光光谱仪的测试条件为：X射线光管电流范围为0～0.2mA,电压范围为0～70KV，测试时间范围为0～10min，准直器φ5mm，滤光片系统包括4位经过重金属检测优化并可自动切换的滤光片，激发靶包括微型端X射线窗口。
标准曲线的绘制：
标准曲线是根据待测样品的标准含量与仪器测定含量，随着加标量的不同呈线性关系，线性相关性越高，测定越准确。按表2所示，添加质控样到待测样品中，充分混匀后，用X射线荧光仪测定各元素的含量，以测定值为纵坐标，加标后计算得出的理论标准含量为横坐标，绘出标准曲线，拟合线性方程，计算加标回收率(详见图1和表3、表4)。
表2质控样的加标质量(单位：g)
编号 As Pb Cd Cr Cu Zn Ni
1 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
2 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
3 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
4 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
5 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
6 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
7 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
8 1 1 1 1 1 1 1
9 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3
10 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
11 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
12 5 5 5 5 5 5 5
表3茶叶中重金属的标准曲线及相关系数
Figure BDA0003549594860000081
表4茶叶中重金属(As，Pb，Cd，Cr，Cu，Zn，Ni)的加标回收率(单位：％)
编号 As Pb Cd Cr Cu Zn Ni
1 104.18 85.82 114.81 92.89 97.30 93.94 96.62
2 101.69 90.64 106.46 110.44 96.70 93.59 93.48
3 95.76 91.33 101.00 108.21 94.94 92.58 96.27
4 93.37 92.55 104.70 102.00 94.15 93.73 96.49
5 87.28 96.29 94.89 94.33 92.86 93.33 98.47
6 88.98 94.75 96.00 94.50 91.87 93.07 92.98
7 91.93 102.00 98.94 92.29 97.06 100.22 85.71
8 93.58 103.45 95.55 97.07 95.45 93.82 89.76
9 92.37 93.98 98.88 102.53 100.80 101.21 88.28
10 99.02 96.80 98.41 96.98 95.20 97.69 105.12
11 96.64 97.54 101.70 107.10 95.85 97.14 94.69
12 98.56 94.30 101.69 96.56 96.77 100.74 102.47
本发明还提供了一种重金属痕量检测方法在茶叶重金属检测中的应用。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
随机取30份茶叶样品分别用ICPMS和X射线荧光仪进行测定，并计算二者独立测定结果的相对相差，分别为As 0.34∽13.35％、Pb 0.70∽11.34％、Cd 0.73∽14.97％、Cr0.61∽9.66％、Cu 0.15∽7.05％、Zn 0.38∽13.20％、Ni 0.28∽9.52％，均＜20％，满足GB5009.268中对精密度的规定(两次独立测定结果的相对相差，含量＞1mg/kg时，相对相差≤10％；含量相对相差≤1mg/kg且＞0.1mg/kg时，相对相差≤15％；含量≤0.1mg/kg时，相对相差≤20％)。(详见表5.1～5.2，由于布局问题将表5分为5.1和5.2)。
表5.1茶叶样品的测定含量(mg/kg)及相对相差(％)
Figure BDA0003549594860000101
Figure BDA0003549594860000111
表5.2茶叶样品的测定含量(mg/kg)及相对相差(％)
Figure BDA0003549594860000112
Figure BDA0003549594860000121
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种茶叶中重金属痕量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制备质控样；
2）将质控样与待检样品混合；
3）采用X射线荧光光谱仪对重金属进行痕量检测；
所述重金属包括As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni；
所述步骤2）中，当检测重金属元素为As时，质控样与待检样品的质量比为20：0.27，标准曲线为y=0.9817x-0.0697，相关系数为0.9992；
当检测重金属元素为Pb时，质控样与待检样品的质量比为20：0.27，标准曲线为y=0.9596x+0.0333，相关系数为0.9984；
当检测重金属元素为Cd时，质控样与待检样品的质量比为50：1.6，标准曲线为y=1.0133x-0.0214，相关系数为0.9995；
当检测重金属元素为Cr时，质控样与待检样品的质量比为10：0.076，标准曲线为y=1.0055x-0.0346，相关系数为0.9943；
当检测重金属元素为Cu时，质控样与待检样品的质量比为100：24，标准曲线为y=0.9777x-0.6403，相关系数为0.9965；
当检测重金属元素为Zn时，质控样与待检样品的质量比为100：35，标准曲线为y=1.0666x-4.5605，相关系数为0.9920；
当检测重金属元素为Ni时，质控样与待检样品的质量比为100：5.4，标准曲线为y=1.0051x-0.8094，相关系数为0.9924。
2.根据权利要求1所述的一种茶叶中重金属痕量检测方法，其特征在于，所述步骤3）中X射线荧光光谱仪的测试条件为：X射线光管电流范围为0~0.2mA，电压范围为0~70KV，测试时间范围为0~10min，准直器φ5mm，滤光片系统包括4位经过重金属检测优化并可自动切换的滤光片，激发靶包括微型端X射线窗口。
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