ICP-MS法同时测定南美白对虾不同组织中8种重金属的含量

张守庆 孙永泽 马晓星 张文怡 周传华 刘水燕

南美白对虾，学名凡纳滨对虾，是目前世界上三大养殖对虾中单产量最高的优良品种，也是世界上最重要的经济虾类之一，南美白对虾的养殖已成为我国主要对虾养殖品种，是天津渔业可持续发展和增加渔民收入的重要途径之一。

随着我国人民生活水平的提高，人们对食用水产品不仅追求味美、营养，而且要求无毒无害、安全卫生。近年来，海洋资源的开发利用以及常年生活及工业废水的排入，高密度、集约化养殖模式的迅速推广，养殖内外环境的污染程度逐渐加剧，重金属对养殖环境的影响尤为显著。重金属难以被生物降解，随着食物链的不断递进，人体内的重金属物质慢慢蓄积，严重影响人体健康。目前，已有文献报道重金属在对虾体内的组织分布、富集、毒性以及引起的生理功能变化。如虾蟹对镉（Cd）的吸收和累积具有明显的组织差异性，抑制卵巢发育，过量的镉还会损伤机体；南美白对虾在生长过程中，铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）在体内较高富集且不同的组织部位有差异；镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）复合污染表现出明显的协同作用，重金属使对虾生理代谢紊乱；铬（Cr）、锌（Zn）、汞（Hg）对南美白对虾幼虾的急性致毒效应和联合毒性效应显著。

研究目的

本研究通过从池塘、大棚两种养殖模式下采集养殖南美白对虾样品，硝酸微波消解处理，采用电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICPMS）分析南美白对虾肌肉、虾壳以及肝胰腺等不同组织部位的铬（Cr）、镉（Cd）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）、汞（Hg）、铅（Pb）等8种重金属含量情况，为对虾质量控制及体内重金属含量分布研究提供依据，保证养殖对虾的安全卫生，促进经济发展，保障人民的身体健康。

材料与方法

仪器与设备。电感耦合等离子体质谱仪（7700型，美国Agilent）；微波消解仪（Mars6型，美国CEM）；分析天平（梅特勒-托利多）；Milli- Q超纯水系统（美国Millipore公司）。

标准物质与试剂。硝酸（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）。

标准储备液：Cr、Cd、Ni、Cu、Zn、As、Pb元素标准储备溶液，浓度均为1000μg/mL（国家标准物质研究中心）；Hg元素标准储备溶液，1000μg/mL（国家标准物质研究中心）。

实验方法。（1）样品采集及处理。选取池塘和大棚两种养殖模式南美白对虾，每种养殖模式对虾随机分成三份，分离虾肉、虾壳及肝胰腺，样品粉碎混匀后于- 20℃冷冻存储待检。（2）样品消解。称取500mg左右样品于50mL微波消解管中，加入5mL硝酸（优级纯）浸泡4h，然后置于微波消解仪中运行消解程序，消解完成用去离子水定容至50mL，上机检测。

结果与讨论

微波消解程序优化。本方法优化了微波消解程序温度，选择160℃、170℃、180℃、190℃四个温度作为程序最终温度。试验发现，160℃、170℃消解完成后，溶液稍浑浊，而180℃以上完全澄清，因此选择180℃作为程序最终温度。

仪器参数优化。通过调谐液（Agilent公司）在仪器设置Tune程序对仪器参数进行优化。为消除质谱干扰（同质异位素重叠干扰、双电荷离子干扰、其他原子构成的复合离子干扰）以及基体效应，实验选取同位素和内标为53Cr（45Sc为内标）；60Ni、63Cu、66Zn、75As（72Ge为内标）；202Hg、208Pb（209Bi为内标）；111Cd（115In为内标），并结合干扰校正方程校正。

线性关系、检出限和定量限。以5% HNO3将Cr、Cd、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb标准溶液逐级稀释为0、0.1、0.5、1.0、5.0、10、20μg/L。优化仪器条件下，采集空白溶液及标准溶液系列，仪器自动绘制曲线及线性相关系数。曲线以各元素浓度为横坐标，响应值与内标响应值比率为纵坐标绘制而成。取10份试剂空白溶液，在优化方法下进行测定。以连续测定空白溶液响应值的3倍标准偏差所对应的待测元素浓度作为检出限；以10倍标准偏差所对应的待测元素浓度为定量限。结果见表1。从表1可知，各元素在0～20μg/L范围内线性关系较好，相关系数均0.9997以上。各元素检出限在0.0005～0.0820μg/L之间，可满足痕量测定需求。（表1）

方法精密度。以20μg/L标准混合溶液按试验方法平行测定6次，各元素精密度值（RSD）在0.51%～4.60%之间，均小于5%，表明该方法精密度良好。

样品加标回收。精密称取混匀后南美白对虾虾肉7份，一份按照实验方法直接测定；另六份分别加入1mL各元素混标溶液5μg/mL，即加入量为5μg，振荡混匀30min后按实验方法测定。样品测定结果和回收率结果见表2。由表2可知，各元素回收率在90.6%～105.7%之间，相对标准偏差为0.62%～4.54%。（表2）

实际样品检测。应用本方法对池塘和大棚两种养殖模式南美白对虾虾肉、虾壳和肝胰腺進行测定，测定结果见表3。由表3可知，实验所采集南美白对虾不同组织中Zn含量相对较高，Cu次之，其余重金属含量较低。不同组织中，肝胰腺检出重金属含量较高。（表3）

通过优化仪器参数，验证方法，建立了一种同时测定南美白对虾不同组织中八种重金属的方法，本方法仪器操作简单，检测灵敏度高，可提高相关测定的工作效率，为养殖南美白对虾质量控制、体内重金属蓄积及分布情况研究提供方法参照。