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砷、镉、铅检测

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发布时间：2025-07-17 21:52:12 更新时间：2025-07-16 21:52:12

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

重金属污染防控的关键：砷、镉、铅检测

砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）是环境中广泛存在且具有显著生物毒性的重金属元素。它们可通过食物链富集、水体污染、土壤迁移或工业排放等多种途径进入人体，长期低剂量暴露会导致严重的健康风险，包括致癌、致畸、神经损伤、肾损伤、心血管疾病及多器官功能障碍等。因此，对其在各种基质（如食品、饮用水、土壤、环境样品、生物样本、工业产品等）中的含量进行准确、灵敏、高效的检测，是保障食品安全、环境安全、公众健康及履行相关法规标准的核心环节。

核心检测项目

针对砷、镉、铅的检测，主要关注以下核心项目：

总砷/总镉/总铅含量：指样品中该元素所有形态的总量，是基础且重要的监管指标。
无机砷含量（针对砷）：区分有机砷和无机砷至关重要，因为无机砷（如亚砷酸盐As(III)、砷酸盐As(V)）的毒性远高于有机砷。食品、饮用水标准中通常严格控制无机砷含量。
特定形态/价态分析：对于深入理解其环境行为、生物利用度和毒性机制，有时需要进行形态或价态分析（如Cd²⁺, Pb²⁺）。
可提取态/生物可利用态：在环境评估（如土壤、沉积物）中，常测定其可被植物或生物吸收利用的部分含量。

主要检测仪器

现代实验室主要依赖以下精密仪器进行砷、镉、铅的痕量或超痕量分析：

原子吸收光谱法 (AAS)：
- 石墨炉原子吸收光谱法 (GFAAS)：灵敏度极高，尤其适用于痕量镉、铅的测定。
- 火焰原子吸收光谱法 (FAAS)：适用于含量相对较高的样品。
- 氢化物发生原子吸收光谱法 (HG-AAS)：专用于砷（特别是无机砷）的测定，利用其生成气态氢化物（AsH₃）的特性，大大提高灵敏度和选择性。
电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS)：目前最先进的痕量元素分析技术之一。具有极低的检出限（ppt级）、宽线性范围、多元素同时测定能力以及可进行同位素比值分析的优势。是检测食品、生物样品、环境样品中超痕量砷、镉、铅的首选方法。
电感耦合等离子体发射光谱法 (ICP-OES)：也可用于多元素同时测定，检出限优于AAS但通常略逊于ICP-MS。适用于含量相对较高的样品或对成本敏感的应用。
原子荧光光谱法 (AFS)：特别是与氢化物发生技术联用（HG-AFS），在测定砷、镉（需特殊蒸气发生技术）、铅等方面具有高灵敏度、抗干扰能力强和成本相对较低的特点，在中国环境、食品检测领域应用广泛。
X射线荧光光谱法 (XRF)：主要用于快速筛查和半定量分析，适用于土壤、固体废弃物、玩具、电子元件等样品的无损或微损检测（尤其是手持式/便携式XRF）。精度通常低于实验室方法。
阳极溶出伏安法 (ASV)：电化学方法，适用于现场快速检测或特定基质（如水体）中痕量重金属的测定，设备相对便携。

常用检测方法

检测过程通常包含以下关键步骤：

样品前处理：这是保证结果准确的关键。
- 消解：湿法消解（HNO₃、HNO₃+H₂O₂、HNO₃+HF等）、干法灰化、微波消解（高效、快速、密闭、减少污染和损失）是常用的将样品中的目标元素完全转化为可测定形态的方法。
- 提取：对于特定形态分析（如无机砷）或特定项目（如可提取态金属），需使用特定溶剂（如稀酸、螯合剂）进行提取分离。
- 分离富集：当含量极低或基质复杂时，可能需要固相萃取（SPE）、共沉淀、液液萃取等方法进行分离和预富集。
仪器分析：根据选择的仪器（如ICP-MS, GFAAS, HG-AFS等）设定最佳工作参数，对处理好的样品溶液进行测定。
形态分析 (针对砷等)：通常采用高效液相色谱（HPLC）或离子色谱（IC）与元素特异性检测器（如ICP-MS、AFS）联用（HPLC-ICP-MS, IC-ICP-MS, HPLC-HG-AFS等）来分离和定量不同形态的砷化合物。

重要检测标准

国内外针对砷、镉、铅的检测制定了严格的标准方法，确保检测结果的准确性、可比性和法律效力：

中国国家标准 (GB)：
- 食品领域：GB 5009.11《食品安全国家标准食品中总砷及无机砷的测定》，GB 5009.15《食品安全国家标准食品中镉的测定》，GB 5009.12《食品安全国家标准食品中铅的测定》系列标准（包含AAS, ICP-MS, ICP-OES, AFS等多种方法）。
- 环境领域：HJ 776《水质 32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》，HJ 700《水质 65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法》，HJ 491《土壤和沉积物铜、锌、铅、镍、铬的测定火焰原子吸收分光光度法》，HJ 680《土壤和沉积物汞、砷、硒、铋、锑的测定微波消解/原子荧光法》等。
国际标准组织 (ISO)：如ISO 17294-2（水质-ICP-MS应用）、ISO 11885（水质-ICP-OES应用）、ISO 11047（土壤质量-王水萃取液中Cd, Cr, Co, Cu, Pb, Mn, Ni, Zn的测定-火焰和电热AAS法）等。
美国环保局 (US EPA)：如EPA Method 200.8（ICP-MS测定水及废物中痕量元素）、EPA Method 6020B（ICP-MS测定土壤、沉积物等固体样品中元素）、EPA Method 7000B（火焰AAS）、EPA Method 7010（石墨炉AAS）等。
其他行业标准：玩具安全标准（如GB 6675, EN 71-3, ASTM F963）、电子产品有害物质限制指令（RoHS）检测标准（如IEC 62321系列）等都对砷、镉、铅的含量限值和检测方法有明确规定。

选择检测方法时，必须严格遵循相关法规、标准和特定样品基质要求的方法，并确保实验室具备相应资质（如CMA、CNAS认可）、采用标准物质进行质量控制（空白、平行样、加标回收、质控样），以保证检测数据的科学、准确和可靠。准确测定环境、食品和产品中的砷、镉、铅含量，是有效评估风险、采取防控措施、保障人民生命健康和生态环境安全的科学基石。