蔬菜中重金属含量的测定 实验报告

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1、蔬菜中重金属（Pb、Cd）含量的测定摘要：本实验目的在于测定蔬菜中重金属（Pb、Cd）含量。以芥菜为样品，用干法灰化 处理样品，用悬汞电极微分脉冲极谱法对铅离子和镉离子进行测定，用标准加入法做定量分 析。测得结果为芥菜根中铅含量为2.5579mg/kg，镉含量为3.1836mg/kg。超过国标中对铅 镉含量的测定。关键词：蔬菜；重金属（铅Pb、镉Cd）；微分脉冲极谱法1 引言1.1测定蔬菜中Pb、Cd含量的现实意义随着现代工业的发展，环境污染加剧，工业三废”的排放及城市生活垃圾、污泥和含重 金属的农药、化肥的不合理使用，导致蔬菜中重金属污染加剧。蔬菜是人们生活中的重要农 产品，蔬菜中具有积累性

2、和持续性危害的重金属含量的多少，将直接影响人们的健康。其中， 铅及其化合物对人体有毒，摄取后主要贮存在骨骼内，部分取代磷酸钙中的钙，不易排出， 中毒较深时引起神经系统损害，严重时会引起铅毒性脑病；镉会对呼吸道产生刺激，长期暴 露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内 吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。因此对蔬菜中的重金属铅、镉 测定的研究具有极大的现实意义。1.2目前有关蔬菜中重金属（Pb、Cd）含量的测定方法的概述根据GB 5009.12-2010食品安全国家标准 食品中铅的测定，测定食品中铅含量包 括以下方法：石墨炉原子吸收光谱法

3、、氢化物原子荧光光谱法、火焰原子吸收光谱法、二硫 腙比色法、单扫描极谱法。根据GB/T 5009.15-2003食品安全国家标准 食品中镉的测定，测定食品中镉含量 包括以下方法：石墨炉原子吸收光谱法、原子吸收光谱法之碘化钾-4-甲基戊酮-2法、原子 吸收光谱法之二硫腙-乙酸丁酯法、比色法、原子荧光法。此外，测定食品中铅镉含量方法还有电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）法、二次导 数极谱法、催化极谱分析法、离子选择性电极法、溶出伏安法、高效液相色谱法。用毛细管 区带电泳法可准确有效地测定了奶粉中的镉、铅、铜；通过观察试纸显色法可实现了快速检 测食品中镉含量的要求。火焰原子吸收法操作简单、分析速

4、度快、测定高浓度元素时干扰小、信号稳定；石墨炉 原子吸收法灵敏、准确、选择性好，但基体干扰严重，不适合多种元素分析；电感耦合等离 子体质谱法灵敏度高，选择性好，能同时分析多种元素，但价格昂贵，易受污染；紫外分光 光度法简便、快速、灵敏度高、仪器简单、价格低廉、容易普及，但干扰因素较多，选择性 较差。阳极溶出伏安法灵敏度高、分辨率好，仪器价格低廉，可同时测定几种元素。其次还 有间接碘量法，但这一方法测定误差较大；而比色法方法虽简单，但由于要使用有毒和易挥 发的三氯甲烷等试剂，有害于分析人员的健康和污染环境。13微分脉冲极谱法测定蔬菜中重金属Pb、Cd原理本实验采用悬汞电极微分脉冲极谱法测定蔬菜中

5、重金属的含量。微分脉冲极谱法是在缓 慢线性变化的直流电压上,于每一滴汞生长时的末期叠加一个等振幅AE为5-100mV,持续时 间为4-80ms的矩形脉冲电压，在脉冲加入前20ms和脉冲终止前20ms内测量电流，而记录 的是这两次测量的电流差值Ai,能很好地扣除因直线电压引起的背景电流。微分脉冲极谱 的极谱波是对称的峰状，分辨力很强，两个物质的峰电位只要相差25mV就可以分开，前放 电物质的允许量大，前放电物质的浓度比被测物质高5000倍，亦不干扰。被测物质Pb2+、Cd2+在滴汞电极上还原产生极谱波。Pb2+2e-+Hg =Pb（Hg）Cd2+2e-+Hg=Cd（Hg）其中，扩散电流与被测物质

6、浓度成正比。，id=Kc，这是极谱定量分析依据。采用标准加 入法做定量分析。铅离子和镉离子分别于-0.42V和-0.63V电位处能产生良好的极谱波，两 者的峰电位相差较大，可以通过微分脉冲极谱法将两峰分开，在同一待测体系中同时测定且 并不干扰。2实验部分2 1仪器与试剂仪器：瑞士万通797伏安极谱仪、马弗炉、移液枪、移液管、容量瓶（100ml,1个）、 电炉、漏斗、烧杯、量筒、坩埚试剂：新鲜蔬菜（芥菜）：4gHAc-NaAc缓冲液（pH4.5 20ml）:取醋酸钠18g,加冰醋酸9.8ml,再加水稀释至1000mL 硝酸（0.5mol/L）硝酸铅（优级纯）硝酸镉（优级纯）铅标准使用液（10mg

7、/L）：称取1.5985mg硝酸铅于小烧杯中，用少量去离子水溶解，再 将溶液转移至100mL容量瓶中，用去离子水稀释定容，摇匀备用即得10 mg/L铅标准溶液。镉标准使用液（10mg/L）：称取2.0308mg硝酸镉于小烧杯中，用少量去离子水溶解，再 将溶液转移100mL容量瓶中用去离子水稀释定容，摇匀备用即得1 mg/L镉标准溶液。2.2实验步骤2.2.1样品处理（干法灰化）取芥菜的根，称取3.4048g将试样剪碎，置于瓷坩埚中，用小火在可调式电热板上炭 化至无烟。将样品移入马弗炉500C25C灰化2h，冷却。将样品转至小烧杯，用0.5mol/L 硝酸将灰分溶解。消化完全后稀释到一定体积，全

8、部转入100mL容量瓶，洗涤烧杯和沉淀数 次，洗液也一并流入容量瓶。用去离子水稀释定容，摇匀待用。2.2.2设置参数在伏安极谱仪软件操作界面选择“Exploratory mode” Load Method 选择HMDE （悬 汞电极） 样品池体积：llmL 加标次数：2 重复次数：2 通N?时间：120s -加标浓度:Cd:10mg/L； Pb:10mg/L加标量:Cd:50uL； Pb:50u L。打开监视器（Monitor）。2.2.3标准加入法测定蔬菜中Pd、Cd元素的含量向电解容器中加入1 ml HAc-NaAc缓冲液，9ml蒸馏水，ImL样品溶液。记录样品的测定 曲线后，用移液枪依序

9、2次分别加入1 Omg/L铅标准溶液、10mg/L镉标准溶液各50uL，分 别测定峰电流，利用标准加入法自动计算蔬菜中铅、镉的含量。3结果与讨论31本组实验数据的结果分析与讨论（图1、2）(ibjcCtBUseCdFb1TiSEJ S nkL5.4I AAJiiiLan 11TiZ235. E nAIDS 71 nAAdilL-u E1T3羽】.T3 nKL旳.旳nADflt Cff Zn, Cd, Pb, Cu in w抑怡after LFVWl VB5图1蔬菜根中铅镉含量微分脉冲极谱曲线图IDvt cE.inat i nai cnreK-Qdl i. U it (RipY:rUbjcCl：

10、ELDfirITss：CdFbSiapls1Ti2E1 E9 nAL5.4I Adii iian 1Ti295 .5S nA.IDS 71 blAAdliiL-?& E1T3433.T3 LB3.99 uA图2蔬菜根铅镉含量标准曲线图极谱曲线图：微分脉冲极谱波在-0.56V (Cd)和-0.38V (Pb)电位处达到峰值，两者峰电位相差较大。标准曲线图：通过标准加入法加入Pb、Cd标准溶液，得到的Pb曲线相对误差较小,Cd曲线相对误差 较大，超出本实验对数据相对误差控制在10%内的要求。数据结果：试液镉浓度为108.394ug/L，相对误差14.02%,；试液铅浓度为87.091ug/L，相对

11、误差4.76%。实验要求相对误差在10%的数据可以使用，镉数据误差过大，不符合要求。从结果可推算出蔬菜根中铅含量为2.5579mg/kg，镉含量为3.1836mg/kg。造成镉相对误差高达14.02%的主要原因分析：1加标不适当。实际测量中，为避免曲线斜率过大或过小，造成误差过大，要求首次加 入的元素标准溶液的浓度应大致和试样中被测元素浓度相接近。而本实验中，加标后，电流 呈221.29nA、295.55nA、431.73nA递增，容易造成使误差较大。2使用移液枪时操作不当，造成实际两次加标量不完全相等。减小误差措施：1.通过增减进样量或增减标液浓度2使用移液枪时注意操作得当，较少移动移液枪的

12、量程，避免标液含有气泡，使标液完 全滴入电解容器，避免标液粘在电极处。3.2对比其他组数据的结果与分析组别部位质量/gPbCdc (mg/kg)+/-(%)c (mg/kg)+/-(%)1茎3.32029.74252.634.75120.195茎3.86094.10824.520.60692.512根3.44212.02751.630.48551.866根3.40482.55794.763.183614.023叶4.05216.37101.280.16540.094叶3.33044.18880.103.97537.663.2.1样品铅镉含量与国标比较GB 2762-2005食品中污染物限量中规

13、定，食品中铅限量指标，叶菜类铅含量W 0.3mg/kg食品中镉限量指标，叶菜类镉含量W0.2mg/kg。从图中数据看出，各组所测蔬菜 部位Pb含量均超标；除第三组所测菜叶镉未超标，其他组均超标。3.2.2芥菜相同部位两组数据比较 相同部位的两组数据相差较大，一方面在于实验员对样品前处理不同，部分对蔬菜有清 洗，部分没有；另一方面，操作过程中存在误差。例如，第二组有对根部进行清洗，第六组 没有清洗根部，样品粘有少量泥土。3.2.3铅、镉在芥菜不同部位含量的比较表中由于相同部位两组数据差别较大，难以比较。查阅文献，得芥菜不同部位对Cd的 积累规律为根叶茎，原因为：Cd进入芥菜根组织后，只有少量的C

14、d被转移运输到根上 部位，大部分Cd被保留在芥菜的根部。而Cd在根系主要以Cd3(P04)2和PbCO3等沉淀形式 存在，在茎、叶中也以游离态和络合态Cd存在，由于吸持、钝化或沉淀作用芥菜根系所吸 收的Cd向地上部运输困难%3.2.4芥菜中铅、镉含量比较从表中数据可看出，芥菜中Pb含量总体大于Cd含量。分析其原因：铅离子可以被细胞壁大量结合，在重金属胁迫下, 有些植物会分泌出有机 酸, 在胞外沉淀铅并附着在细胞壁上。同时由于细胞膜的保护作用,只有少量的铅能进入细 胞内部。此外，Pb与Cd竞争土壤吸附点位，由于化学性质的差异，土壤首先吸附Pb和Cu, 弱化Cd的吸附，使土壤中的Cd迁移能力增强。

15、Cd的存在抑制了 Pb在芥菜体内的富集,Pb 会夺取Cd在土壤中的吸附位而提高土壤中Cd的有效性,或者取代根中吸附的Cd,减少了 Cd 在芥菜地下部的滞留，从而表现为Pb的存在显著抑制了芥菜地下部对Cd的吸收。3.2.5蔬菜铅、镉主要污染源蔬菜中镉主要污染源：采矿金属冶炼以及电镀工业产生的大量含Cd废水未经处理直接 排放到环境中、磷肥的使用、距离交通线的距离。蔬菜中铅主要污染源：采矿及冶金、大气 降尘、污灌以及城市污泥的土地利用。植物根系能吸收几乎所有重金属元素,有些重金属还能通过叶片进入植物体内。叶菜对 重金属吸收能力较强。我国南方菜地土壤Cd污染最为严重，其次是Pd、Hg、As。Cd生物有 效性最高，且容易被植物吸收利用3。若菜地在马路两旁,汽车尾气会成为蔬菜中铅的主要 污染源，据调查汽车尾气中50%的铅尘飘落在距公路30m的范围内，一些铅落入土壤中形 成溶解度小的铅化物, 还有相当一部分铅直接降落到蔬菜的叶