大米中重金属含量的测定及污染状况评价

摘 要：目的：检测106批次大米中的重金属含量并进行污染指数评估。方法：采用电感耦合等离子体质谱仪对大米中重金属铅、镉、铬和总砷含量进行检测。利用内梅罗指数法，对大米质量安全等级进行评估。结果：106份大米中铅、镉、铬和总砷的检出率分别为14.15%、99.06%、66.04%和100.00%，超标率为0%。大米中重金属内梅罗综合污染指数为0.465。结论：对本次测试的106批次大米，铅、镉、铬和总砷的含量均未超过国标规定的限量要求，内梅罗指数法评价为安全等级。

关键词：大米；重金属；内梅罗综合污染指数；电感耦合等离子体质谱法

Abstract： Objective： To detect the content of heavy metals in 106 batches of rice and evaluate the pollution index. Method： Inductively coupled plasma mass spectrometer （ICP-MS） was used to detect the contents of lead， cadmium， chromium and total arsenic in rice. Using Nemerow index method， the quality and safety grade of rice was evaluated. Result： There were 106 servings of rice. The detection rates of lead， cadmium， chromium and total arsenic were 14.15%， 99.06%， 66.04% and 100.00% respectively， and the over-standard rate was 0%. The comprehensive pollution index of heavy metal Nemerow in rice is 0.465. Conclusion： The contents of lead， cadmium， chromium and total arsenic in 106 batches of rice tested this time did not exceed the limit requirements stipulated by the national standard， and Nemerow index method was evaluated as a safety grade.

Keywords： rice; heavy metals; nemerow composite pollution index; inductively coupled plasma mass spectrometer

大米作为我国的主要粮食作物之一，其安全性关系到每个人的健康。近年来由大米质量引起的安全事件，如“毒大米”“镉大米”等，引起了社会的广泛关注[1]。由《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）可知，我国大米中主要重金属污染物为铅、镉、汞、铬和无机砷[2]。这些重金属污染物的半衰期长，易在体内累积，继而产生急慢性毒性反应，还有致畸、致癌和致突变的潜在危害[3-5]。

本研究采用电感耦合等离子体质谱仪（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer，ICP-MS）测定大米中的铅、镉、铬和总砷4个项目。ICP-MS具有检出限低、干扰少、精密度高和分析速度快等特点，被广泛应用于医药、生物、食品等领域[6-9]。本文对重金属污染的检出率和超标率进行分析，评价其单因子情况和综合污染情况，为大米中重金属污染调查提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

大米，均为预包装产品，2022年在广东省某市批发市场和农贸市场随机抽查的产品。

硝酸（优级纯，CNW）；所用水为超纯水；无机元素混合溶液标准物质（铅100 mg·L-1，镉、砷、铬50 mg·L-1，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；标准物质中间标准溶液：用移液枪移取1 mL无机元素混合溶液标准物质，用2%的硝酸将其定容至50 mL，其中铅为2 mg·L-1，镉、砷、铬为1 mg·L-1。

1.2 仪器与设备

分析天平（BSA224S，赛多利斯）；电感耦合等离子质谱仪（7800，美国Agilent公司）；微波消解仪（ETHOS UP，意大利MILESTONE）；纯水机（GWB-1E，北京普析通用）；智能样品处理器（VB24 Plus，北京莱伯泰科）。

1.3 样品制备与消解

用高速粉碎机将样品粉碎均匀，称取0.2～0.5 g样品于微波消解罐中，用瓶口分液器加入8 mL硝酸，旋紧罐盖，按设定的微波消解仪的程序消解，待微波消解程序运行结束后取出，用少量水冲洗内盖，将消解罐放到智能样品处理器中，于100 ℃加热30 min，用水定容至50 mL，混匀备用，同时制备空白试验。微波消解程序见表1[10-11]。

1.4 ICP-MS工作参数

射频功率：1 500 W；等离子体气体流量：15.0 L·min-1；辅助气体流量：1.00 L·min-1；雾化气流量：1.00 L·min-1；蠕动泵转速：0.10 r·min-1；雾化室温度：2.0 ℃；氦气：4.3 mL·min-1；碰撞池八极杆RF：190 V。

1.5 标准工作溶液配制

准确移取0 mL、0.10 mL、0.25 mL、0.50 mL、0.75 mL和1.00 mL标准物质中间溶液于50 mL容量瓶中，用2 %硝酸定容至刻度，各元素标准工作溶液浓度见表2。

1.6 污染物评估方法

大米重金属污染情况评估方法采用内梅罗指数法，考查单因子污染指数（Pi）和内梅罗综合污染指数（P综），以《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中谷物及其制品的限量值进行评价[12-14]。单因子污染指数计算公式为

Pi = Ci / Si（1）

式中：Pi为单因子污染指数；Ci为样品中各元素的实测值；Si为各元素的评价标准值。

内梅罗综合污染指数计算公式为

式中：P综为大米的内梅罗综合指数；P为单一因子污染指数值的平均值；Pmax为单一因子污染指数值的最大值。

Pi和P综的分级标准为当P≤0.7时，属安全；0.7＜P≤1.0，属警戒级；1.0＜P≤2.0，属轻污染；2.0＜P≤3.0，属中污染；P＞3.0属重污染。

2 结果与分析

2.1 线性方程及相关系数

在确定好的仪器条件下，用空白调仪器零点，从低浓度到高浓度依次测定CPS。以工作曲线浓度为横坐标，信号值CPS为纵坐标，建立工作标准曲线，得到线性方程及相关系数见表3。各元素相关系数均在0.999以上，线性关系良好。

2.2 大米中重金属测试结果

大米中重金属检测结果见表4。依据《食品安全国家标准 食品中污染物限量》，其限量值为铅≤0.2 mg·kg-1、镉≤0.2 mg·kg-1、铬≤1.0 mg·kg-1、无机砷≤0.2 mg·kg-1（标准中对于测定无机砷限量的食品，可先测定总砷，当总砷含量不超过无机砷限量时，不必测定无机砷，本次实验总砷都没有超过无机砷的限量要求，因此用总砷进行数据分析）。采用《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》（GB 5009.268—2016）规定的方法进行测定。方法定量限结果为铅0.050 mg·kg-1，镉0.005 mg·kg-1，铬0.200 mg·kg-1，砷0.005 mg·kg-1。

由表4可看出，测定的106份大米中铅、镉、铬和总砷均有检出，检出数分别为15份、105份、70份和106份；检出率分别为14.15%、99.06%、66.04%和100.00%。4个项目均未超过标准要求，超标率为0%。

2.3 食品安全评价

食品大米重金属单因子污染情况和内梅罗综合污染情况见表5，由表5可知，本次评价的106批次大米单因子污染指数和综合污染指数均小于0.7，重金属污染情况均在安全范围内。

3 结论

本研究以广东省某市批发市场和农贸市场作为大米采购地点，采用ICP-MS测定大米中4种重金属项目的含量，并利用内梅罗指数对大米质量安全等级评估[15]。检测结果显示，本次测定的106批次大米中铅、镉、铬和总砷的含量均未超标，但4种重金属项目均有检出，其中镉和总砷的检出率高达99.06%和100.00%，也应引起重点关注。内梅罗指数分析结果表明，本次评价的106批次大米重金属污染均在安全等级。

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作者简介：李兴宁（1987—），男，广东韶关人，本科，助理工程师。研究方向：无机测试分析。