本文關鍵詞：固體進樣電熱蒸發(fā)原子阱捕獲光譜技術快速測定農產品中鎘和汞的研究

  更多相關文章： 固體進樣分析 電熱蒸發(fā) 原子阱 農產品 鎘和汞

【摘要】：當前,我國農業(yè)環(huán)境中重金屬污染已經到了非治理不可的程度,最直接的影響就是農業(yè)產出品,特別是糧食、蔬菜、茶葉、動物內臟、魚貝類等農產品中Cd和Hg的污染問題十分突出,不僅對消費者健康造成了隱患,同時對我國食品安全管理、農業(yè)生產、出口貿易、社會穩(wěn)定等各方面造成了極大的負面影響。但是,現階段在農產品Cd和Hg污染監(jiān)測工作中起主要支撐作用的確證性檢測手段以液體進樣的光譜方法為主,不僅儀器設備難以小型化,而且需要耗時、費力的樣品消解前處理,并不適用于農產品的現場、快速、準確檢測,無法為農產品產地準出、市場準入等環(huán)節(jié)提供有效的快速分析手段。因此,本研究針對以上迫切需求,利用原子阱捕獲為核心技術,結合在線灰化、電熱蒸發(fā)(ETV)等技術,合作研制了用于測鎘和汞鎘同測的固體進樣(SS)裝置,并與原子熒光光譜儀(AFS)、電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS)等串聯(lián)構建了儀器系統(tǒng),建立了農產品中Cd和Hg直接固體進樣快速檢測方法,該方法無需消解和基體改進劑及其他試劑,操作簡便、靈敏、穩(wěn)定,包括樣品前處理的分析時間可以控制在10 min之內,可為農產品中Cd和Hg污染的現場、快速檢測提供有效技術手段。本論文的主要內容及相關研究結果如下:1.合作構建固體進樣鎢阱AFS儀器系統(tǒng)。集成了在線灰化、多孔碳ETV和鎢阱技術,組裝了由進樣組件、灰化組件、ETV組件、鎢阱捕獲組件、彈性密封組件、氣路等構成的測鎘固體進樣裝置,與AFS實現了串聯(lián)。優(yōu)化了儀器分析條件:儀器線性范圍為0.3 pg~800 ng(AFS最低靈敏度條件下),溶液標準曲線R2可以達到0.997以上,選擇含10%H2(v:v)的氬氫混合氣為載氣,儀器檢出限(LOD)為0.3 pg,多次測定相對標準偏差(RSD)5%;開展了相關機理研究,證明了電熱蒸發(fā)以及鎢阱捕獲和釋放的Cd均為原子態(tài)。2.利用固體進樣鎢阱AFS儀器系統(tǒng),系統(tǒng)研究糧食、菠菜、茶葉、豬肝、扇貝等典型農產品中Cd的SS-ETV-AFS快速檢測方法。首次將相對均勻度因子(HE)和Pauwels最小取樣量公式用于菠菜、豬肝等新鮮樣品的評價。建立的方法定量限(LOQ)為1.6 pg,加標回收率在84%~113%,多次測定的RSD在10%(干粉樣品)和15%(新鮮樣品)以下,檢測結果與微波消解石墨爐原子吸收光譜(GFAAS)和ICP-MS方法無顯著性差異(p0.05)。同時,研究了各種樣品測Cd的最小取樣量,結果表明:過60目篩的糧食粉末樣品以及過80目篩的菠菜、茶葉、豬肝、扇貝等干粉樣品中Cd的均勻性良好(HE10),最小取樣量值可以達到1~5 mg;新鮮樣品中Cd的均勻性較差(HE10),但菠菜、扇貝、豬肝樣品經液氮冷凍粉碎后的最小取樣量可以低至20~25 mg,滿足本方法樣品舟的最大承載量(30μL或30mm3)要求。3.將在線灰化、多孔碳ETV和鎢阱捕獲等技術集成在固體進樣ICP-MS儀器系統(tǒng)。在測鎘固體進樣裝置基礎上,解決了最為關鍵的聯(lián)接接口、氣路設計和氣體成分選擇問題,選擇含4%H2(v:v)的氬氫混合氣,創(chuàng)新性地采用“載氣+輔助氣”雙氣路設計,提高了ICP炬焰穩(wěn)定性和分析靈敏度。完成了SS-ICP-MS儀器的串聯(lián)和組裝,儀器線性范圍為0.1 pg~800 ng,溶液標準曲線R2可以達到0.996以上,儀器LOD為0.1 pg,多次測定RSD5%。4.利用固體進樣鎢阱ICP-MS儀器系統(tǒng),系統(tǒng)研究糧食、菠菜、豬肝等典型農產品中Cd的SS-ICP-MS快速檢測方法。建立的方法LOQ為0.5 pg,加標回收率在88%~112%,多次測定的RSD在10%(干粉樣品)和15%(新鮮樣品)以下,檢測結果與微波消解ICP-MS方法無顯著性差異(p0.05)。上述結果表明,以在線灰化、多孔碳材料ETV、鎢阱捕獲為核心技術的測鎘固體進樣裝置,同樣適用于ICP-MS的固體進樣快速檢測。5.合作構建固體進樣金阱/鎢阱AFS儀器系統(tǒng)�；贖g和Cd的電熱蒸發(fā)溫度差,利用金絲捕Hg和鎢阱捕Cd的基體分離原理,設計了汞鎘同測固體進樣裝置,整個裝置由進樣組件、灰化組件、Cd蒸發(fā)與捕獲組件、催化劑組件(測Hg)、Hg捕獲組件(金阱)、氣路以及檢測器等組成�；一M件可以在空氣載氣中順利完成Hg蒸發(fā)和樣品灰化,金阱在常溫空氣中捕Hg、并在600℃下(含10%H2(v:v)的氬氫混合氣)完全釋放,整體儀器運轉正常。6.利用組裝的固體進樣金阱/鎢阱AFS儀器系統(tǒng),系統(tǒng)研究糧食、蔬菜、茶葉、動物產品等典型農產品中Hg和Cd同測(順序)的SS-AFS快速方法。建立的方法LOQ為4 pg(Hg)和1.6 pg(Cd),Hg的加標回收率在95%~105%,多次測定的RSD在10%(干粉樣品)和15%(新鮮樣品)以下,檢測結果與微波消解ICP-MS方法無顯著性差異(p0.05)。上述結果表明,所建立的汞鎘同測SS-AFS法可以滿足農產品中痕量Hg和Cd的快速檢測需求。
【關鍵詞】：固體進樣分析 電熱蒸發(fā) 原子阱 農產品 鎘和汞
【學位授予單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O657.3;TS207.51
【目錄】：

• 附件5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-20
• 英文縮略表20-21
• 英文縮略表（續(xù)）21-22
• 第一章 引言22-42
• 1.1 研究背景和意義22-27
• 1.1.1 農業(yè)環(huán)境重金屬Cd和Hg的污染現狀23-24
• 1.1.2 農產品重金屬Cd和Hg的污染現狀與來源分析24-27
• 1.2 重金屬分析用光譜儀器的發(fā)展27-30
• 1.2.1 原子吸收光譜27-28
• 1.2.2 原子熒光光譜28
• 1.2.3 原子發(fā)射光譜28-29
• 1.2.4 電感耦合等離子體質譜29-30
• 1.2.5 X射線熒光光譜30
• 1.3 固體進樣元素分析技術30-37
• 1.3.1 樣品制備技術30-32
• 1.3.2 樣品導入和分析技術32-36
• 1.3.3 樣品均勻性和基體干擾問題36-37
• 1.4 光譜分析中的捕獲技術研究進展37-40
• 1.4.1 金絲捕汞技術38
• 1.4.2 金屬材料氫化物捕獲技術38-39
• 1.4.3 石英材料捕獲技術39-40
• 1.5 論文選題依據、意義及研究內容40-42
• 第二章 測鎘固體進樣裝置的設計與優(yōu)化42-59
• 2.1 前言42-43
• 2.2 材料43-44
• 2.2.1 試劑與耗材43
• 2.2.2 儀器與設備43-44
• 2.3 測鎘固體進樣裝置的設計與裝配44-50
• 2.3.1 固體進樣裝置整體結構44-45
• 2.3.2 測鎘固體進樣裝置的設計方案45-50
• 2.4 測鎘固體進樣裝置的調試與優(yōu)化50-58
• 2.4.1 樣品舟的穩(wěn)定性測試50-51
• 2.4.2 灰化裝置的性能與條件優(yōu)化51-53
• 2.4.3 電熱蒸發(fā)的條件優(yōu)化與機理研究53-55
• 2.4.4 鎢阱的性能研究55-56
• 2.4.5 載氣組分的選擇與流速56-57
• 2.4.6 部分干擾因素的排查57-58
• 2.4.7 儀器整體性能測試58
• 2.5 本章小結58-59
• 第三章 電熱蒸發(fā)鎢阱原子熒光光譜法快速測定農產品中鎘59-86
• 3.1 前言59
• 3.2 材料59-61
• 3.2.1 實驗試劑與耗材59-60
• 3.2.2 實驗儀器與設備60-61
• 3.3 實驗方案與方法61-63
• 3.3.1 固體進樣鎢阱AFS法快速測定農產品中Cd的基本流程61-62
• 3.3.2 快速測鎘的樣品前處理62
• 3.3.3 確證性檢測方法62-63
• 3.3.4 AFS儀器工作參數63
• 3.3.5 統(tǒng)計分析63
• 3.4 結果與分析63-85
• 3.4.1 電熱蒸發(fā)鎢阱AFS法快速測定糧食中Cd63-74
• 3.4.2 電熱蒸發(fā)鎢阱AFS法快速測定菠菜和茶葉中Cd74-79
• 3.4.3 電熱蒸發(fā)鎢阱AFS法快速測定動物產品中Cd79-85
• 3.5 本章小結85-86
• 第四章 測鎘固體進樣裝置與電感耦合等離子體質譜的串聯(lián)與優(yōu)化86-93
• 4.1 前言86
• 4.2 材料86-87
• 4.2.1 試劑與耗材86-87
• 4.2.2 儀器與設備87
• 4.2.3 軟件87
• 4.3 測鎘固體進樣裝置與ICP-MS串聯(lián)設計87-89
• 4.3.1 串聯(lián)接87
• 4.3.2 氣路設計87-88
• 4.3.3 氣體成分選擇88-89
• 4.4 測鎘固體進樣裝置與ICP-MS串聯(lián)系統(tǒng)的調試與優(yōu)化89-91
• 4.4.1 輔助氣和載氣條件優(yōu)化89-90
• 4.4.2 電熱蒸發(fā)條件優(yōu)化90-91
• 4.4.3 部分干擾因素的排查91
• 4.4.4 儀器整體性能測試91
• 4.5 本章小結91-93
• 第五章 電熱蒸發(fā)鎢阱電感耦合等離子體質譜法快速測定農產品中鎘的研究93-103
• 5.1 前言93
• 5.2 材料93-95
• 5.2.1 實驗試劑與耗材93-94
• 5.2.2 實驗儀器與設備94-95
• 5.3 方法95
• 5.3.1 電熱蒸發(fā)鎢阱ICP-MS法快速測定農產品中Cd的基本流程95
• 5.3.2 鎘快速檢測的樣品前處理95
• 5.3.3 確證性檢測方法95
• 5.3.4 電熱蒸發(fā)鎢阱串聯(lián)的ICP-MS儀器條件95
• 5.4 結果與分析95-101
• 5.4.1 灰化條件95
• 5.4.2 鎢阱對農產品中Cd測定的影響95-96
• 5.4.3 農產品樣品基體的電熱蒸發(fā)條件96-98
• 5.4.4 農產品樣品基體的載氣流速條件98-99
• 5.4.5 農產品樣品的最小取樣量99
• 5.4.6 標準曲線策略99-100
• 5.4.7 方法學評價100-101
• 5.5 本章小結101-103
• 第六章 固體進樣汞鎘同測儀的設計與組裝103-110
• 6.1 前言103
• 6.2 材料與方法103-104
• 6.2.1 試劑與耗材103
• 6.2.2 儀器設備103-104
• 6.3 汞鎘同測固體進樣裝置的設計與裝配104-109
• 6.3.1 固體進樣裝置的整體結構104-105
• 6.3.2 固體進樣裝置的設計思路與裝配105-109
• 6.4 本章小結109-110
• 第七章 電熱蒸發(fā)金阱/鎢阱原子熒光光譜法快速測定農產品中汞和鎘的研究110-120
• 7.1 前言110
• 7.2 材料110-112
• 7.2.1 實驗試劑與耗材110-111
• 7.2.2 實驗儀器與設備111-112
• 7.3 方法112-113
• 7.3.1 固體進樣金阱/鎢阱AFS法快速測定農產品中Hg和Cd的基本流程112
• 7.3.2 汞鎘同測的樣品前處理112-113
• 7.3.3 確證性檢測方法113
• 7.3.4 AFS儀器工作參數113
• 7.4 結果與分析113-118
• 7.4.1 灰化（Hg蒸發(fā)）條件優(yōu)化113-114
• 7.4.2 捕獲組件條件優(yōu)化114-115
• 7.4.3 載氣條件優(yōu)化115-116
• 7.4.4 測定汞和鎘的標準曲線策略116
• 7.4.5 汞鎘同測所需的最小取樣量116-117
• 7.4.6 方法學評價117-118
• 7.5 本章小結118-120
• 第八章 全文結論120-122
• 參考文獻122-139
• 致謝139-140
• 作者簡歷140-141

【參考文獻】

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本文編號：656849