基于石墨炉原子吸收光谱的韭菜中镉污染调查

来源:用户上传      作者:

　　摘要    本文使用石墨炉原子吸收光谱法检测各地采集到的126份韭菜样品中镉元素污染物的情况。结果表明，镉元素污染物的整体含量较高;部分韭菜存在镉向人体蓄积的风险，建议减少污染地区韭菜的种植和食用。
　　关键词    石墨炉原子吸收光谱法;韭菜;镉污染
　　食品污染物是食品中产生的或由环境污染带入的、非有意加入的化学性危害物质[1]。应将食品污染物源头控制和生产过程控制相结合，重点对食品原料中污染物进行控制，通过严格的生产过程卫生控制，降低食品终产品中相关污染物含量。食品中污染物是影响食品安全的重要因素之一，是食品安全管理的重点内容。
　　《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中规定了常见的食品污染物。其中，镉和铅是韭菜中易富集的2种金属元素污染物。因此，近年的《国家食品安全监督抽检实施细则》均将镉和铅列入韭菜检验项目中的必检项目。有研究表明，根据《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）所定标准，受污染土地周边的韭菜，镉含量超标[2-4]。
　　韭菜是多年生宿根草本植物，属百合科，具特殊强烈气味，根茎横卧，鳞茎狭圆锥形，簇生;鳞式外皮黄褐色，网状纤维质;叶基生，条形，扁平;伞形花序，顶生。韭菜的适应性强，抗寒耐热，在我国各地到处都有栽培。韭菜冬、春季可收割3茬，秋季以收割1～2茬为宜。韭菜的主要营养成分有VC、尼克酸、胡萝卜素、碳水化合物及矿物质。此外，韭菜还含有丰富的纤维素，每100 g韭菜含1.5 g纤维素，比大葱和芹菜都高，可以促进肠道蠕动、预防大肠癌的发生，同时又能减少人体对胆固醇的吸收，起到预防和治疗动脉硬化、冠心病等疾病的作用。以韭菜为原料，可以烹调出多种美食，深受群众的喜欢;中医还认为韭菜有补虚益阳之功效。因此，研究韭菜中镉元素污染物情况有较强的现实意义。
　　1    材料与方法
　　1.1    样品来源与分布
　　2018年4月至2019年5月，分别采集各区域的蔬菜销售点的韭菜样品126个，每个样品约1.5 kg。
　　1.2    试剂与仪器
　　1.2.1    试剂。68%硝酸（UP级），苏州晶瑞化学股份有限公司生产;多元素标准溶液，来自国家有色金属及电子材料研究院;GSB04-1721-2004单元素标准溶液（Cd），来自国家有色金属及电子材料研究院;GSB10048芹菜成分分析标准物质，来自地球物理地球化学勘查研究所;GBW08521紫菜中砷、铅、镉国家标准物质，来自中国计量科学研究院;所用水均为超纯水（电阻率不小于18.3 MΩ·cm）。
　　1.2.2    仪器。MS205DU电子天平，METTLER TOLEDO公司生产;900Z石墨炉原子吸收分光光度计，PerkinElmer公司生产;可调移液器，eppendorf公司生产;UV-R超纯水机，Millipore公司生产;EH20A电热消解仪，北京东航科仪仪器有限公司生产。
　　1.3    试验方法
　　1.3.1    样品前处理。将采集的样品进行随机编号，去除干净茎盘、泥、水、杂草及其他杂质，剔除明显的黄叶、枯梢，用刀切段，然后放入匀浆机中充分匀浆1 min左右，用分样器取得有代表性样品，每个样品分成2份，其中1份检测，1份留样备查。参考食品安全国家标准的检验方法，称取匀浆试样0.5 g（精确至0.001 g）于锥形瓶中，加入10 mL硝酸，放置于可调式电热板上（参考条件：120 ℃/0.5～1.0 h，升至180 ℃/2～4 h，升至200～220 ℃）。若消化液呈棕褐色，再加少量硝酸，消解至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色，取出消化管，冷却后用水定容至10 mL，混匀备用。同时做空白试验和质控样品。
　　1.3.2    仪器工作参数。仪器的工作参数包括波长228.8 nm、狭缝0.8 nm、灯电流4 mA、干燥温度105 ℃、干燥時间20 s、灰化温度600 ℃、灰化时间25 s、原子化温度1 800 ℃、原子化时间3 s，以及背景校正设定为氘灯。
　　1.3.3    标准系列浓度。用2.5%硝酸溶液稀释镉单元素标准溶液到2 μg/L，利用仪器的自动取样器实现0.4、0.8、1.2、1.6 μg/L的浓度，标准曲线范围为0～2.0 μg/L。
　　2    结果与分析
　　2.1    线性方程的斜率、截距与相关系数
　　用Excel软件进行数据处理，测定待测元素的信号响应值，以待测元素的浓度为横坐标，以响应信号值为纵坐标，绘制标准曲线。镉元素的原子量、线性方程斜率、线性方程截距及相关系数分别为110.904、24.57、-0.036 8、0.998 6。可以看出，石墨炉原子吸收光谱法有很好的线性相关性，适合韭菜中的镉元素污染物含量分析。
　　2.2    不同韭菜样品中镉含量
　　所有样品按检测结果从低到高排列，见表1。其中，镉元素污染物含量较高的韭菜样品有37份（按GB 2762—2017判定为超标），见表中的第90～126号对应的数据。
　　经计算可知，所有韭菜样品中镉含量的平均值达到0.051 mg/kg，超过食品安全国家标准中韭菜中镉含量的限量值0.05 mg/kg。样本总体情况：平均值0.051 4 mg/kg，标准误差0.004 4 mg/kg，中位数0.033 mg/kg，众数0.036 mg/kg，标准差0.048 9，方差0.002 4，偏度（α）为2.825 8。 　　将所有韭菜样品同时扣除食品安全国家标准中韭菜镉含量的限量值0.05 mg/kg作为参考“本底值”以后，可以看到，在中线以上的样品个数虽然较少，但含量较高，影响了总体的分布（图1）。经统计学检验，偏度（α）>0，总体的分布不属于正态分布。
　　2.3    韭菜中镉含量较高的样品地区差异
　　将37个韭菜中镉含量较高的样品来源地区进行分析，得到表2的结果。占比率的比较采用χ2检验。由于各地区的样本量不同，采用P=Ni/ΣNi进行占比率处理。式中，P代表分项指标占总体的比例，Ni代表不同地区韭菜的高含量数，ΣNi代表监测韭菜高含量的总数，计算各地区韭菜的高含量占全部高含量韭菜的比例。D地区最高（43.24%），A地区最低（8.11%），不同地区间韭菜中镉含量差异有统计学意义（P<0.01）（显著性水平取α=0.05，β=0.10）。
　　2.4    不同时间韭菜中镉含量的变化趋势
　　韭菜中镉的平均含量随着时间的变化见图2。可以看出，各月份之间含量差异较明显，用t检验，取95%置信区间，t=6.799，可以看出，不同时间韭菜中的镉含量差异有统计学意义（P<0.001）。
　　3    结论与讨论
　　3.1    讨论
　　3.1.1    方法的优点。石墨炉原子吸收光谱法利用特定元素可以吸收特定波长的光这一特性测定样品中元素含量，很适合对韭菜中的各种元素污染物进行定量分析。采用硝酸湿法消解技术，操作步骤简单，使用仪器和试剂少，减少了其他试剂引入的污染，是非常经济高效的样品处理方法，可以批量处理样品。韭菜含水量较高，经湿法消解可以方便地得到澄清的消解完全的样液，经济高效。
　　3.1.2    不同地区、时间韭菜中镉含量的差异。不同地区所采韭菜样品中镉含量有明显差异，如果假定这些地区韭菜中的多数为本地自产，或许提示种植这些韭菜的环境中镉元素含量也有一定差别。影响韭菜生产环境的主要因素主要有灌溉用水、土壤、肥料。其中，可能流经高重金属含量地区的地表灌溉用水和肥料（磷肥）中带来的重金属元素尤其需要警惕。
　　随着季节的不同，韭菜生长的环境也会变化。一般韭菜都是1个月可以割1茬，生长周期有限。随着季节的变换，降水、温度、湿度等环境条件都在不断变化，而这些变化也会反映在韭菜的生长上，不同的气候条件可能导致韭菜生长过程中对矿物质元素需求量的变化。镉含量的差异性就是这些变化的一个具体表现。
　　3.1.3    韭菜中的镉含量呈偏态分布的原因分析。徐玲玲等[5]研究发现，韭菜是一种易富集镉的草本植物。由于镉元素广泛存在于环境中，而有的地方镉含量特别高，从而造成了部分生长在这些环境中的韭菜富集了大量的镉，造成含量畸高。与孙建伶等[6]研究发现的韭菜对镉的吸收量与土壤单一镉污染程度正相关的结果一致。韩永红等[7]研究表明，邯郸市叶菜类蔬菜中铅、镉等含量较高，尤其是在韭菜中污染最为严重，与其他蔬菜比较差异有统计学意义。付  爽等[8]在郑州市金水区、中原区、二七区随机抽样，样品中镉含量均未超出国家标准要求的上限，符合国家有机蔬菜的安全标准。如果长期使用流经高重金属含量地区的地表灌溉用水和含有伴生元素镉的磷肥等化肥，可能导致水源和土壤污染。而本调查表明调查区域部分地点的土壤和水源污染严重，已经不适于种植那些容易富集重金属元素的农作物，亟需有效地治理污染。
　　3.2    结论
　　基于本项调查，建议蔬菜批发商多从安全的区域采购韭菜这一单品。在镉污染情况不明时，食用部分地点的韭菜有较大的镉元素暴露风险。建议农业部门适时开展更详细的土壤污染调查，指导农业从业人员科学生产，防止重金属元素通过食物链进入人体。
　　4    参考文献
　　[1] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局.食品安全国家标准 食品中污染物限量：GB 2762-2017[S].北京：中国标准出版社，2017.
　　[2] 康露，王成，刘河疆.蔬菜重金属污染状况及风险评估研究：以新疆乌昌库地区为例[J].农产品质量与安全，2017（5）：49-55.
　　[3] 李堆淑.冶炼区周边农田蔬菜重金属污染及风险评估：以陕西商洛某冶炼区周边农田为例[J].河南科学，2019，37（4）：578-580.
　　[4] 赵亚玲.土壤蔬菜中铅镉污染评价与富集特征研究[J].蔬菜，2018（12）：60-64.
　　[5] 徐玲玲，李巧玉，张红莲，等.3种草本植物種子萌发及幼苗初期对镉胁迫的生理响应[J].种子，2016，35（3）：37-41.
　　[6] 孙建伶，罗立强.土壤铅、镉单一和复合污染及与钙、锌交互作用对韭菜生长和铅镉积累特性的影响[J].农业环境科学学报，2014，38（5）：1100-1105.
　　[7] 韩永红，李伟昊，董军兴，等.邯郸市郊区蔬菜中部分金属元素含量的调查分析[J].医学动物防制，2016，32（11）：1259-1261.
　　[8] 付爽，师明霞，李明杰.郑州市市售有机蔬菜中镉、铬、砷含量检测[J].食品安全导刊，2016（36）：153-154.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15228977.htm