多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜測定大米中鎘同位素比值的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及大米中鎘同位素比值的測定方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種多接 收電感耦合等離子體質(zhì)譜測定大米中鎘同位素比值的方法
【背景技術(shù)】
[0002] 鎘（Cadmium，Cd)是一種具有極高生物毒性的重金屬微量元素，是致癌物（IARC， 1993)和食品污染物（WHO, 1996)，也是全球性污染物之一。鎘的化學(xué)性質(zhì)較為活躍，易被植 物吸收和運(yùn)輸。近年來，由于人類活動(dòng)導(dǎo)致農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致 糧食的Cd污染問題也日益突出。和其他農(nóng)作物相比，水稻更容易吸收富集鎘，且不表現(xiàn)出 中毒現(xiàn)象。據(jù)農(nóng)業(yè)部稻米及其質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心2002年全國市場稻米安全性抽查結(jié) 果，稻米中鎘污染超標(biāo)率達(dá)10. 3%。2013年廣州餐飲環(huán)節(jié)食品抽檢，檢出44. 4%的大米和 米制品鎘超標(biāo)。據(jù)報(bào)道，目前我國受鎘污染的耕地面積近1. 33萬公頃，導(dǎo)致每年糧食減產(chǎn) 1000多萬噸，受污染稻米估計(jì)達(dá)1200多萬噸，合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元。水稻鎘污染已 成為重大糧食安全和食品安全問題，迫切需要解決。
[0003] 治理和控制大米鎘污染的關(guān)鍵是識別其污染源，與傳統(tǒng)的鎘污染溯源技術(shù)相比， 鎘同位素技術(shù)可以追溯鎘在自然界的迀移途徑，能夠快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地復(fù)原真正的污染來 源。自20世紀(jì)70年代，鎘同位素技術(shù)已成功應(yīng)用于宇宙物質(zhì)成分演化、巖石圈和生物圈的 相互作用、海洋體系物質(zhì)循環(huán)和海水的上涌過程等研宄，但是，由于目前農(nóng)作物中鎘含量相 對較低，農(nóng)作物鎘同位素分餾機(jī)理尚不明確，導(dǎo)致鎘同位素技術(shù)尚未應(yīng)用到農(nóng)作物鎘污染 溯源研宄中。
[0004] 目前關(guān)于鎘同位素比值測定研宄主要集中于巖石、土壤、海水、浮游植物等樣品， 對于陸生植物，尤其農(nóng)作物、農(nóng)產(chǎn)品等低鎘含量樣品中鎘同位素比值的測定尚未見報(bào)道，使 得鎘同位素技術(shù)在農(nóng)作物鎘污染來源追溯研宄中的應(yīng)用潛力受限。目前鎘同位素比值測定 時(shí)所使用的參考標(biāo)準(zhǔn)有JohnsonMatteyCompany(JMC)生產(chǎn)的鎘溶液、MetuchenNJUSA生 產(chǎn)的SpexCd溶液和BAM-I012Cd溶液等，不同學(xué)者使用各自實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)來獲得鎘同位素 數(shù)據(jù)，導(dǎo)致不同實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)不具有可比性。目前對樣品中鎘的分離提純過程所使用的均 為不同濃度的鹽酸、硝酸、氫溴酸等多種濃度多種類的酸進(jìn)行淋洗，實(shí)驗(yàn)操作過程復(fù)雜、耗 時(shí)、耗酸。
[0005] 本發(fā)明建立了準(zhǔn)確測定大米中鎘同位素比值的測定方法，該方法能夠廣泛 應(yīng)用于大米、小麥等農(nóng)產(chǎn)品的鎘污染研宄中；采用天然鎘同位素標(biāo)準(zhǔn)，其n°Cd/114Cd= 0.42973±0. 00012,使所獲得的鎘同位素?cái)?shù)據(jù)規(guī)范化；在分離提純鎘的過程中，僅使用2M HC1單一濃度和單一酸和Milli-Q純水進(jìn)行淋洗和洗脫，實(shí)驗(yàn)操作過程簡單、省時(shí)、省酸；而 且在分離提純樣品中鎘的過程中，本底值低且未發(fā)生鎘同位素分餾，同時(shí)，鎘的回收率高于 96%〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對上述問題，建立了一種采用多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜準(zhǔn)確測定大 米中鎘同位素比值的方法。
[0007] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供了一種實(shí)用、高效、準(zhǔn)確測定大米中鎘同位素比值的方 法。
[0008] 本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供了一種操作過程簡單，鎘回收率高、精度高、應(yīng)用范圍 廣、且省時(shí)省酸的分離提純鎘的方法。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種多接收電感耦合 等離子體質(zhì)譜測定大米中鎘同位素比值的方法，包括：
[0010] 步驟1、將大米樣品進(jìn)行微波消解，得到消解液，用2%的硝酸對所述消解液進(jìn)行 稀釋，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法測定所述大米樣品的總鎘含量；
[0011] 步驟2、對所述大米樣品進(jìn)行微波消解，得到消解液，對所述消解液進(jìn)行分離提純， 采用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法測定分離提純后大米樣品的總鎘含量，以獲得鎘的分離 提純率；
[0012] 步驟3、稱取待測大米樣品并對其進(jìn)行微波消解，得到待測消解液，按照步驟2中 的分離提純方法對所述待測消解液進(jìn)行分離提純，獲得待測液；
[0013] 步驟4、采用2%的硝酸對所述待測液進(jìn)行定容，采用多接收電感耦合等離子體質(zhì) 譜法測定所述待測液中鎘同位素比值；
[0014] 其中，所述分離提純具體為：
[0015] a、將所述消解液的硝酸介質(zhì)轉(zhuǎn)換為鹽酸介質(zhì)；
[0016] b、對鹽酸介質(zhì)的消解液進(jìn)行淋洗，具體為：
[0017] 將所述鹽酸介質(zhì)的消解液轉(zhuǎn)移到樣品分離柱上，先用一定濃度的鹽酸淋洗5次， 每次淋洗均使用lmL鹽酸，然后用Milli-Q水淋洗兩次，每次淋洗均使用lmLMilli-Q水， 以獲得載有淋洗后樣品的分離柱；
[0018] c、對所述載有淋洗后樣品的分離柱進(jìn)行洗脫并收集洗脫液；
[0019] d、將所述洗脫液由鹽酸介質(zhì)轉(zhuǎn)換為硝酸介質(zhì)，得到待測液。
[0020] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟3中稱取待測大米樣品的具體計(jì)算方法為：
[0021] c = i
[0022] 其中，C為步驟3中稱取待測大米樣品的質(zhì)量，g;B為多接收電感耦合等離子體質(zhì) 譜儀要求的純鎘含量，g;M為步驟1中大米樣品的總鎘含量，g;x為鎘的分離提純率，％。
[0023] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟b中鹽酸的濃度為2mol/L。
[0024] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟a中硝酸介質(zhì)轉(zhuǎn)換為鹽酸介質(zhì)，具體為：
[0025] 將所述消解液轉(zhuǎn)移至石英燒杯中，將所述石英燒杯置于120°C的電熱板上進(jìn)行第 一次蒸干，加入2mL2mol/L鹽酸溶解后進(jìn)行第二次蒸干，最后加入1~2mL鹽酸進(jìn)行溶解， 獲得鹽酸介質(zhì)的消解液。
[0026] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟c中，洗脫過程具體為：
[0027] 在所述載有淋洗后樣品的分離柱中加入lmLMilli-Q水進(jìn)行洗脫并收集洗脫液， 重復(fù)五次，獲得5mL洗脫液。
[0028] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟d中鹽酸介質(zhì)轉(zhuǎn)換為硝酸介質(zhì)，具體為：
[0029] 將所述5mL洗脫液置于石英燒杯中，將所述石英燒杯置于120°C的電熱板上進(jìn)行 蒸干，然后加入lmL2%的硝酸進(jìn)行溶解，以獲得待測液。
[0030] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟4中，采用多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定所述待 測液中鎘同位素比值具體為：
[0031] 步驟4. 1、采用同位素n°Cd-mCd作為鎘同位素測試的雙稀釋劑，并與銀同位素 ^Ag/^Ag共同進(jìn)行鎘同位素測試的質(zhì)量歧視校對；
[0032] 步驟4. 2、以天然鎘同位素標(biāo)準(zhǔn)作為同位素標(biāo)準(zhǔn)，采用標(biāo)準(zhǔn)-樣品-標(biāo)準(zhǔn)測試流程， 每個(gè)所述待測液進(jìn)行3組測試，每組采集30個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，每點(diǎn)積分時(shí)間為20秒。
[0033] 優(yōu)選的是，其中，所述天然鎘同位素為n°Cd/114Cd= 0. 42973±0. 00012。
[0034] 優(yōu)選的是，其中，所述微波消解具體為：
[0035] 將大米樣品置于微波消解罐中，加入6mL70%的硝酸，密閉反應(yīng)2小時(shí)后加入2mL 濃度為30%的雙氧水，靜置半小時(shí)后開罐放氣，然后將所述微波消解罐放入到微波消解儀 中進(jìn)行消解，以獲得消解液。
[0036] 本發(fā)明至少包括以下有益效果：
[0037] 1、本發(fā)明提供的測定大米中鎘同位素比值的方法是通過高溫密閉微波消解樣品， 采用陰離子層析法分離提純樣品中的鎘，然后利用多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜測定樣品 中的鎘同位素比值。
[0038] 2、本發(fā)明采用天然鎘同位素標(biāo)準(zhǔn)，其n°Cd/114Cd= 0. 42973±0. 00012,使所獲得的 鎘同位素?cái)?shù)據(jù)規(guī)范化。
[0039] 3、本發(fā)明在分離提純鎘的過程中，僅適用單一濃度的鹽酸和超純水進(jìn)行淋洗，實(shí) 驗(yàn)過程簡單、省時(shí)省酸，而且不會(huì)發(fā)生鎘同位素分餾，同時(shí)鎘的回收率高于96%。
[0040] 4、本發(fā)明提供的方法可廣泛應(yīng)用于大米、小麥等農(nóng)產(chǎn)品的鎘污染研宄中，能夠快 速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地復(fù)原農(nóng)作物中真正的鎘污染來源，在農(nóng)作物鎘污染監(jiān)測分析領(lǐng)域具有良好 的應(yīng)用前景和潛在應(yīng)用價(jià)值。
[0041] 本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本 發(fā)明的研宄和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0042] 圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中待測大米樣品中鎘同位素比值（Sn°/114Cd);
[0043] 圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中待測大米樣品分離提純后的總鎘含量；
[0044] 圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中n°Cd/114Cd= 0. 42973±0. 00012同位素標(biāo)準(zhǔn)溶液的 重復(fù)性曲線；
[0045] 圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中大米樣品鎘淋洗曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文 字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0047] 本發(fā)明提供了一種多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜測定大米中鎘同位素比值的方 法，包括以下步驟：
[0048] 步驟1、將大米樣品進(jìn)行微波消解，得到消解液，用2%的硝酸對消解液稀釋后采 用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法測定所述大米樣品的總鎘含量；
[0049] (1)、大米樣品的制備：
[0050] 以大米顆粒為原料，利用微型碎樣機(jī)粉碎樣品，然后過200目篩，保存?zhèn)溆茫?br>[0051] (2)、大米樣品中鎘含量測定：
[0052] 利用萬分之一天平，稱樣Ng;置于Teflon消解罐中，加入6mL70. 0±1.0%圓03， 加蓋反應(yīng)兩小時(shí)，再加入2mL30%H202，靜置半小時(shí)后，開蓋放氣，然后置于微波消解儀中；
[0053] 其中，微波消解儀設(shè)定及升溫程序如下：功率1600W，消解溫度175°C。溫度控制程 序?yàn)椋涸?min時(shí)間內(nèi)，將溫度從0°C升高到120°C，并在120°C保溫2min;然后在lOmin時(shí)間 內(nèi)，將溫度從120°C升高到175°C，并在175°C保溫30min;最后在20min時(shí)間內(nèi)，冷卻至大約 50°C左右，取出消解罐。
[0054] 待消解完畢后，從微波消解儀中取出微波消解罐，在通風(fēng)櫥中靜置冷卻后用2%的 硝酸進(jìn)行稀釋，然后利用電感耦合等離子質(zhì)譜分析法測定大米樣品的總鎘含量，記為M。
[0055] 步驟2、對所述大米樣品進(jìn)行微波消解，獲得消解液，采用陰離子層析法分離提純 所述消解液，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜分析法測定分離提純后大米樣品的總鎘含量，記 為P，以獲得分離提純率；其中，分離提純率=P/M*100% ;
[0056] 步驟3、稱取待測大米樣品并對其進(jìn)行微波消解，獲得待測消解液，對待測消解液 進(jìn)行分離提純，以獲得待測液；
[0057] 其中，所述獲得待測液具體為：
[0058]a、稱取大米樣品，在硝酸介質(zhì)中對所述大米樣品進(jìn)行微波消解，得到消解液；
[0059] 所述步驟a中稱取大米樣