华南师范大学实验报告学生姓名学号专业）年级、班级课程名称仪器分析实验实验项目蔬菜中重金属（Pb、Cd）含量的测定实验类型□验证□设计□综合实验时间 2011年月日√实验指导老师实验评分实验题目：蔬菜中重金属（Pb、Cd）含量的测定引言：蔬菜中含有丰富的维生素、矿质元素和膳食纤维等多种营养成分，是人们日常生活中必不可少的食物，但随着工业化进程，工业“三废”的排放、农药、化肥的不合理使用等，严重污染了水、土、气，致使菜区生态环境日益恶化，造成蔬菜品质下降，污染物积累，并通过食物链的传递放大作用，从而对整个生态环境以及人类健康带来极大危害。
因此对蔬菜中的重金属铅、镉研究具有极大的现实意义。
经查阅文献，发现目前有关铅、镉的测定方法主要有以下几种：一、光化学法1、光度法：如国家标准中第三标准法双硫腙比色法测食品中铅含量。
它主要是利用PH=8.5~9.0时，硫离子与双硫腙生成红色配合物，溶于三氯甲烷，加入柠檬酸铵，氰化钾与盐酸羟铵等，防止铁、铜、锌等杂质离子的干扰，与标准系列比较定量。
国际中测镉的第三法则是用在碱性溶液中镉离子与6-溴苯并噻唑偶氮萘酚形成红色络合物，溶于三氯甲烷，氰化钾等剧毒物质。
因此应用有一定局限性。
2、原子荧光光谱法：准确配制铅镉系列的标准溶液，在实验工作条件下，测定这两个元素的荧光强度，得到线性回归方程，再将待测样品的荧光强度代入方程即可得到样品中铅镉浓度。
该法快速、简便、准确且灵敏度高。
3、石墨炉原子吸收光谱法：分别准确量取一定量的铅镉储备液，配置一系列标准溶液后按所选工作仪器条件用原子吸收分光光度计测出各溶液吸光度并制作A-C标准曲线，得出其一元线性回归方程。
再测出一定量试样溶液吸光度，代入回归方程中即可得到铅镉含量。
4、火焰原子吸收法(标准加入法)：分别移取适量样品于容量瓶中，分别加入一系列不同体积相同浓度的铅镉标准溶液，用盐酸定容。
使用空气-乙炔火焰，于原子吸收光谱仪波长283.30nm,228.85nm处分别测量铅镉的吸光度，以标准系列浓度为横坐标，以扣除空白溶液的吸光度值为纵坐标作图，根据所绘制的直线外延与横轴的交点求出铅镉元素浓度。
5、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）法：精密吸取铅镉标准储备溶液，用稀硝酸稀释配成含铅镉的混合标准系列溶液。
另精密吸取Re溶液适量并用水稀释，即得到内标溶液，按照实验测试条件操作，绘制标准曲线，最后对样品溶液进行测定。
该法快速、准确、灵敏度高，但运行成本较高，可同时测定多种元素，只测定铅镉两种元素较浪费。
二、极谱分析法：1、二次导数极谱法：在PH=4.5的HAc-NaAc介质中，铅离子与镉离子分别于-0.46V与-0.64V电位处产生一良好的极谱波。
峰电流与铅离子和镉离子的浓度分别在1*10-5—3*10-1g/L和3*10-5—6*10-1g/L范围内呈线性关系。
采用标准曲线法计算铅镉含量。
本法准确、简便、快速、选择性高。
2、催化极谱分析法：测铅：于消化好的样品中趁热加入1:2HCl，湿润残渣，加6%乙醇溶液，钒溶液及10%碘化钾溶液适量，混匀后于原点电位-0.3V作阴极化导数扫描测定，分别记录样品、空白试剂、铅标准的波高，采用直接比较法计算结果。
测镉：于消化好的样品中趁热加入6mol/L HCl，15%乙二胺溶液适量，放置一段时间后加入10%碘化钾溶液与2%四丁基碘化铵溶液适量，混匀后于原点电位-0.5V作阴极化导数扫描测定，分别记录样品、空白试剂，镉标准的波高，采用标准系列回归方程计算样品结果。
用此方法测定蔬菜中铅镉含量，具有快速、高效、准确、简便、样品用量少、仪器价格便宜、方法干扰因素少的优点。
3、示波极谱法：分别准确移取处理好的样品、标准液、试剂空白适量，各加入适量表面活性剂，底液（0.5mol/L的碘化钾溶液，此时可获得最大的铅、镉的络合吸附波，峰电流最大）于-533mV,-688mV测定铅离子，镉离子极谱波高，扣除空白，按此标准比较法计算样品中铅镉含量。
目前来说，以上几类方法较多也较为常用，但每一种方法都有其优缺点。
我们此次使用微分脉冲法测定蔬菜中铅、镉含量。
脉冲极谱法是1960年由Barker提出的，脉冲极谱法按照施加脉冲电压及记录电流的方式不同，可分为常规脉冲极谱（NPP）和微分（汞差）脉冲极谱（DPP）两种。
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ΔE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Δi，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。
实验部分：1、仪器极谱分析仪（单扫描示波极谱仪，最好能坐倒数或微分）；工作电极：滴汞电极、玻碳电极；参比电极：银氯化银电极或饱和甘汞电极；铂辅助电极；电解池。
100ml烧杯、电炉、马弗炉、台秤、、10ml量筒、100ml容量瓶、1ml移液管等2、试剂新鲜蔬菜、盐酸、铅标准溶液（2.477 mg/L）、镉标准溶液（0.10355mg/L）、1:1盐酸、1:1硝酸、1%的稀硝酸1.0mol/L氨性支持电解质（PH=10）、1.0mol/L盐酸支持电解质、1.0 mol/L高氯酸支持电解质 1.0mol/L(PH=4.5) 醋酸铵-醋酸支持电解质、1.0mol/L（PH=3.0）柠檬酸铵支持电解质、0.2mol/L酒石酸铵缓冲溶液(pH9.0)、HAc-NaAc缓冲液实验内容与操作步骤：1）样品处理称取6g新鲜小白菜的菜叶，尽量剪碎后放入坩埚中，盖上盖子于电炉中炭化。
炭化完全后置于马弗炉中600℃下灰化2小时。
灰化后冷却，加入适量1:1盐酸溶解。
溶解完全后过滤，滤液转入100mL容量瓶，用1%硝酸洗涤烧杯和沉淀3次，洗液也一并流入容量瓶。
最后用1%硝酸溶液定容，摇匀待用。
2）参数的设置在伏安极谱软件操作界面选择“Determination mode”，通过“Edit parameters”选项输入加入标准后测量池的体积、样品体积、自动除气时间等数值。
也可通过切换，采用“Exploratory mode”的伏安法参数。
可通过“Substances”选项保存自动峰型编辑参数。
当设置测定参数时，必须准确切换输出格式，依据峰电流高度进行测定。
3)标准加入法测定蔬菜中Pb、Cd的含量量取10ml试样溶液，加入5ml去离子水和1ml缓冲溶液，记录样品的测定曲线后，依序2次加入100ｕL铅和镉标准溶液，分别测定峰电流，利用标准加入法自动计算蔬菜中铅和镉的含量。
数据记录及结果分析a)菜叶的由电压-电流曲线可看到，铅和镉的峰在加标后峰高比原来的高度几乎高出一倍，说明加入100μl标准溶液的量比较适合，分析的数据也较为准确。
b)Cd的误差为5.48%，Pb的误差为4.47%，两者的误差均较大，是因为在加标的过程中，有少量溶液残留在针头内壁上，无法加入，所以造成了较大的误差。
c)菜叶：Cd的浓度c=1.314μg/L， +/- 0.072μg/L (5.48%),所以6g的白菜叶中含有Cd的量m=c×V=（1.314μg/L+/- 0.072μg/L）×100ml×10-3=（0.1314 +/- 0.0072）μg /6g=（0.022 +/- 0.0012） mg/kg Pb的浓度c=45.281μg/L, +/- 2.024μg/L (4.47%)所以6g的白菜叶中含有Pb的量m=c×V=（45.281μg/L +/- 2.024μg/L）×100ml×10-3=（4.53 +/- 0.202）错误!链接无效。
/6g=（0.755 +/- 0.034）mg/kg菜梗：Cd的浓度c=3.559μg/L所以6g的白菜梗中含有Cd的量m=c×V= 3.559μg/L×100ml×10-3=0.356μg/6g= mg/kgPb的浓度c=147.852μg/L所以6g的白菜梗中含有Pb的量m=c×V= 147.852 μg/L×100ml×10-3=14.785μg /6g= 2.46 mg/kgd)小白菜的菜叶：含有Cd的量m=0.022mg/kg小于最高允许限量0.05，所以，小白菜的菜叶中Cd含量不超标。
然而Pb的量m=0.755mg/kg，大于最高允许限量0.2 mg/kg，超标277.5%，所以，菜叶中的Pb含量严重超标。
小白菜的菜梗：含有Cd的量m= 0.059 mg/kg大于最高允许限量0.05，所以，小白菜的菜梗中Cd含量超标，超标18%。
然而Pb的量m= 2.46 mg/kg，大于最高允许限量0.2 mg/kg，超标12.3倍，所以，菜梗中的Pb含量严重超标。
e)由上面数据可知，小白菜中Cd含量均比Pb的含量小，说明Cd在小白菜中的迁移能力比Pb强。
而对于菜叶和菜梗来说，菜梗中的铅镉含量均比菜叶的高，说明菜梗中富集铅镉的能力比菜叶的强。
参考文献：[1]马往校,孙新涛.西安市不同蔬菜中重金属污染分析[J].山西农业大学学报,2010,30(5):439-342;[2]石彦召,刘小莉.郑州市郊区菜地土壤及蔬菜中重金属含量状况调查与评价[J].陕西农业科学,2009(1):44-46[3]陈霞.蔬菜中重金属风险评估研究进展[J].现代农业科技,2010(8):371-372[4]王学锋,杨艳琴.重金属镉锌铜在蔬菜体内的形态分布研究[J].环境科学与技术,2005,1(28):34-45;[5]于铁力, 倪蕾, 等. 微分阳极溶出伏安法连续测定奶粉中铜、铅、锌. 中国卫生检验杂志, 1992,2(1)15[6]邓家祺, 等著. 溶出伏安法在环境医学、食品上的应用. 人民出版社, 1986. 95[7]马光恕.廉华绿色食品蔬菜生产的现状与前景分析 2006(8)[8]赖发英.叶青华.涂淑萍.郭成志.罗运阔重金属污染地区的植物调查与研究[期刊论文]-江西农业大学学报 2004(3)[9].汪雅谷.张四荣污染蔬菜生产的理论与实践 2001[10].奚旦立.陆雍森.蒋展鹏环境工程手册-环境监测卷 1998[11].陈同斌.宋波.郑袁明.黄泽春.郑国砥.雷梅.陈煌北京市菜地土壤和蔬菜镍含量及其健康风险[期刊论文]-自然资源学报 2006(3)。