ICP-MS 法同時測定一次性可降解餐飲具中10 種重金屬含量

王敏 汪仕韜 吳敏 邢偉齊 卲衛衛

（1.江陰公用事業集團有限公司；2.江陰市食品安全檢測中心；3.江蘇澄信檢驗檢測認證股份有限公司，江蘇 江陰 214431）

0. 引言

隨著人們環保意識的提高和政府對環保的重視，一次性可降解餐飲具已經成為現代餐飲業的重要組成部分，得到了廣泛的應用和推廣[1-2]。與傳統的塑料餐具相比，一次性可降解餐飲具有環保、方便、衛生、安全等優點，深受消費者的喜愛[3]。在享受一次性可降解餐飲具帶來便利的同時，也要關注其安全性，特別是重金屬方面[4-5]。材料中殘留的重金屬與食品接觸時會發生遷移，對食品造成污染[6-7]。重金屬的攝入對人體健康會造成慢性中毒、致癌、免疫力下降和神經系統受損等不良影響[8-11]。市場監管總局、國家標準委于2020 年11 月發布的《一次性可降解餐飲具通用技術要求》（GB/T 18006.3-2020）[12]和2021 年11 月發布的《生物降解塑料與制品降解性能及標識要求》（GB/T 41010-2021）[13]都對一次性可降解餐飲具中重金屬含量做出了明確的限量要求。

目前，我國對一次性可降解餐飲具中重金屬含量的檢測研究報道相對較少，亟需加快研究一種更加科學、準確、快速的方法來測定一次性可降解餐飲具中10 種重金屬。本研究利用電感耦合等離子體質譜法，通過優化微波消解、儀器工作條件，建立同時測定一次性可降解餐飲具中鉻（Cr）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、硒（Se）、鉬（Mo）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等10 種重金屬含量，并達到提高結果準確性，提升重金屬檢測效率的目的。

1. 材料與方法

1.1 儀器與設備

NexION?350 電感耦合等離子體質譜儀（美國，PerkinElmer）；CEM Mars240/50 微波消解儀（美國，培安）；XS205U 電子天平（梅特勒－托利多）。

1.2 試劑與標物

鉻、鈷、鎳、銅、鋅、砷、硒、鉬、鎘、鉛多元素貯備液（Cr、Co、Ni、As、Se、Cd、Pb=0.5mg/L，Cu、Zn=5mg/L，Mo=0.05mg/L，上?；春憧萍加邢薰荆?；HNO3（UP 級，蘇州晶瑞化學有限公司），H2O2（優級純，江陰江化微電子材料股份有限公司）；實驗用水由labTower 超純水機（ThermoFisher）制備。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

取一次性可降解餐飲具樣品適量，將試樣剪碎至5mm×5mm 以下。準確稱取樣品0.2~0.5g（精確至0.1mg），置于微波消解罐中，依次加入5mL 硝酸和3mL 過氧化氫，蓋緊密封，用微波消解儀進行消解，微波消解條件見表1。消解完成后，用水定容至25mL，搖勻備用，同時制備試劑空白樣品及加標回收樣品。

1.3.2 標準溶液配制

準確移取一定量的多元素貯備液，用硝酸溶液（5+95）稀釋配成混合標準工作溶液。由于質譜檢測時，Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Pb 等會有多個同位素，對應不同的質量數，以干擾小、豐度大、靈敏度高為原則選擇同位素，各元素質量數質量濃度及內標元素見表2。

表2 十種元素質量數及質量濃度Table2 Mass number and concentration of ten elements

1.3.3 儀器條件

優化微波消解儀、電感耦合等離子體質譜儀的工作條件，使待測各重金屬元素的靈敏度等達到分析要求。ICP-MS 儀器操作條件見表3。

表3 ICP-MS 儀器操作條件Table3 ICP-MS Instrument Operating Conditions

1.3.4 樣品溶液測試

取適量定容溶液裝入樣品管，進行ICP-MS測定。

2. 結果與分析

2.1 微波消解條件選擇

2.1.1 消解試劑的選擇

測定一次性可降解餐飲具樣品中的重金屬，樣品的消解是重要關鍵一環。樣品消解常用的消解液有HNO3、HClO4及H2O2。經過對比分析，在相同的微波消解程序下使用 5mLHNO3和3mLH2O2對樣品進行消解，樣品消解更完全，消解液也更干凈透明。因此，選擇HNO3、H2O2消解液體系。

2.1.2 消解溫度的選擇

消解溫度的選擇取決于樣品的性質和分析目的。為確保樣品完全消解，綜合考慮反應速率、反應完全性和產物穩定性等因素，本研究分別試驗了175℃、180℃、185℃、190℃、195℃等5個消解溫度，每個消解溫度各保持20min，當消解溫度為190℃時，樣品消解徹底，呈澄清狀態。

2.2 標準曲線與檢出限

根據試驗確定的儀器工作條件對Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Pb 等10 種重金屬不同濃度的標準溶液進行測定分析，繪制標準曲線。檢出限是指分析方法能夠檢測出被分析物的最低濃度。本試驗通過對空白樣品測定11次后計算標準偏差，以試驗結果3 倍標準偏差對應濃度計為儀器檢出限，儀器檢出限為0.0520~0.8016μ g/L；同時稱量0.2g 樣品按上述條件消解，消解完成定容至25mL 后計算，方法檢出限為0.0065~0.1002mg/kg。各元素線性回歸方程及檢出限見表4。

表4 各元素線性回歸方程及檢出限Table4 Linear regression equations and detection limits for each element

從表4 可以看出10 種重金屬元素在線性范圍內呈現良好線性關系，相關系數（R2）均≥0.999，能夠滿足對上述10 種重金屬的測定。

2.3 精密度試驗

精密度是指在相同條件下，同一試樣各測定值的符合程度。本試驗選取一次性可降解餐飲具試樣，準確稱取0.25g（精確至0.1mg），按上述條件進行消解，并定容至25mL 進行測定。取樣品進行平行測定6 次，并計算相對標準偏差。其中，Cr 為2.31%、Co 為3.76%、Ni 為1.15%、Cu 為4.73%、Zn 為5.29%、As 為2.36%、Se 為5.13%、Mo 為4.12%、Cd 為1.98%、Pb 為1.07%。

2.4 回收率試驗

按照上述樣品前處理步驟和儀器條件，通過在空白試樣中添加低、中、高三個濃度的多元素混合標準溶液進行測定分析，并計算加標回收率，范圍在87.1%～106.3%之間，測定結果見表5。從表5 可看出，該方法適用鉻、鈷、鎳等10 種重金屬元素的含量測定，準確度高。

2.5 試樣測定

從市場上購買常見的吸管、餐盒、餐碗、勺子、叉子等5 種一次性可降解餐飲具，按照本文建立的方法和條件測定一次性可降解餐飲具中10 種重金屬含量，發現5 種一次性可降解餐飲具重金屬指標檢測結果中，檢測結果均低于國家標準中規定的限量標準值，結果見表6。

3. 結論

本研究采用硝酸-過氧化氫作為消解液，應用優化好的微波消解條件和ICP-MS 儀工作條件進行測定，建立了ICP-MS 法同時測定一次性可降解餐飲具中鉻（Cr）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、硒（Se）、鉬（Mo）、鎘（Cd）、鉛（Pb）等10 種重金屬含量的測定方法。實驗結果表明，該方法與原子吸收光譜分析法相比，具有操作簡單、靈敏度高、準確度高、檢出限低等優點，可滿足一次性可降解餐飲具中10 種重金屬同時測定的要求，將為一次性可降解餐飲具的檢測和監管提供強有力的技術支撐。