孟沛鑫 赵毅 贾明宏

摘要 [目的]利用ICP-MS法快速测定不同品种工业大麻秆中Pb、Cd、As、Cr、Hg 5种重金属的含量。[方法]将样品经过微波消解进行前处理，使用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法测定工业大麻秆中Pb、Cd、As、Cr、Hg 5种重金属的含量。[结果]5种重金属元素在各自范围内线性关系良好（r≥0.998 6），平均加样回收率在93.0%～103.0%。4种工业大麻秆中重金属（Pb、Cd、As、Cr、Hg）含量均符合作为木塑复合材料的标准。[结论]该方法分析速度快、灵敏准确、操作稳定性高，可用于工业大麻秆中重金属的检测。

關键词 工业大麻;重金属;ICP-MS;含量测定

中图分类号 TS207.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2021）09-0177-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.09.048

Abstract [Objective]Using inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS） for determining five heavy metals （Pb，Cd，As，Cr，Hg） from different industrial hemp varieties stalks rapidly. [Method]The samples were beneficiated by microwave digestion， determination of Pb，Cd，As，Cr and Hg in different industrial hemp varieties stalks by ICP-MS. [Result]The five metal elements had good linear relationship in their respective ranges（r≥0.998 6），the average rate of recovery was 93.0%-103.0%.The content of heavy metals （Pb， Cd， As， Cr， Hg） in the four types of industrial hemp stalks all met the standards for wood-plastic composite materials.[Conclusion]This method is rapid， sensitive， good flexibility and stable operation， and can be used for determination of heavy metals from industrial hemp stalks.

Key words Industrial hemp;Heavy metals;ICP-MS;Content determination

工业大麻在中国又被称为汉麻，是指四氢大麻酚含量低于0.3%的大麻，从工业大麻中提取的大麻二酚具有镇痛作用，并且具有治疗癫痫、抗类风湿性关节炎、抗失眠等一系列生理活性功能[1]，因此近些年工业大麻的种植备受关注。随着工业大麻的大规模扩产，麻秆的量也随之增加，但由于其开发利用程度不高，大部分的麻秆最终还是通过焚烧或者回填的方式进行处理，这造成了极大的资源浪费，燃烧也导致了环境污染;现阶段工业大麻秆芯粉已经应用于军用作训鞋、头盔等产品中，高欣等[2-4]也在尝试将工业大麻秆用作提炼吸水性树脂、制备木塑复合材料的原材料。

虽然工业大麻秆的纤维素含量和半纤维素含量足以应用于木塑复合材料，但工业大麻本身是一种生长快、生物量高、富集重金属能力强的物种[5]。因此在使用每一批次的工业大麻秆为原材料之前对其重金属含量进行快速测定具有一定意义。在以往对工业大麻的检测方法中常采用火焰原子吸收分光光度法测定Pb、Cd[6];采用原子荧光法测定As、Hg[7];采用示波极谱法测定Cr[8];多种方法组合测定操作烦琐，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法操作相对简便、灵敏度高、线性范围宽、抗干扰能力强，可以同时快速测定多种元素[9]。该试验采用电感耦合等离子体质谱法，对4个不同品种工业大麻秆中的Pb、Cd、As、Cr、Hg 5种金属进行测定，为工业大麻秆作为木塑复合材料及其他用途的开发及利用提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

龙麻1号工业大麻秆、龙麻2号工业大麻秆（孙吴县永强汉麻种植专业合作社提供）;云麻1号工业大麻秆、云麻7号工业大麻秆（云南华方工业大麻有限公司提供）;Pb、Cd、As、Cr、Hg、Au元素标准溶液，浓度为 1 000 μg/mL（国药集团化学试剂有限公司）;Bi、In、Ge内标溶液，浓度为10 mg/L（美国安捷伦公司）;HNO3（优级纯，德国默克公司）;H2O2（优级纯，北京化学试剂研究所）;水为超纯水。

1.2 仪器

NexION 300X 电感耦合等离子体质谱仪（美国PE公司）;MARS-5型微波消解仪（美国CEM公司）;202A-0电热恒温干燥箱（上虞星星仪器设备有限公司）;ZN-04A实验室杯式粉碎研磨机（北京兴时利和科技发展有限公司）;Mettler MS204S电子分析天平（德国梅特勒公司）;移液枪10～100 μL、移液枪100～1 000 μL及枪头若干（北京大龙兴创实验仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 样品处理。

1.3.1.1 材料预处理[10-14]。将工业大麻秆韧皮部剥离后用超纯水洗净，放入电热恒温干燥箱中，80 ℃恒温干燥至麻秆体积略微变大后取出，将没有剥离干净的韧皮部刮干净后，将工业大麻秆放入粉碎机中粉碎，将粉碎后的工业大麻秆芯粉放入干燥箱中80 ℃恒温干燥至重量不再发生变化后取出研磨，过100目筛后得到的麻秆粉样品，将麻秆粉放入恒温干燥箱中备用，待使用前再过100目筛。

1.3.1.2 样品前处理。取麻秆粉0.5 g，精密称定，置于聚四氟乙烯（PTFE）消解罐中，加入HNO3 5 mL、H2O2 2 mL和H2O 1 mL，采用微波消解处理样品。微波消解程序如表1所示。消解完成后，待消解液冷却至60 ℃以下，取出消解罐，将消解液转入50 mL容量瓶中，加入Au元素标准溶液（1 μg/mL）200 μL后用超纯水稀释定容至刻度，摇匀，待分析。

1.3.2 标准溶液制备。

1.3.2.1 内标溶液。精密量取内标溶液及Au单元素標准溶液适量，经5%硝酸溶液稀释制得每1 mL各含1 μg的混合溶液。

1.3.2.2 标准溶液。精密量取Hg单元素标准溶液适量，以4 ng/mL Au的5%硝酸溶液稀释制成Hg浓度为0.1 μg/mL的贮备液，精密量取适量，稀释成0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0 ng/mL，临用现配;精密量取Pb、Cd、As、Cr单元素标准溶液适量，以5%硝酸溶液稀释制成每1 mL各含Pb、Cd、As、Cr 500 ng的贮备液，精密量取适量，制成0、0.5、1.0、10.0、30.0、50.0 ng/mL待用。

1.3.3 ICP-MS工作参数。

射频功率1 550 W，等离子气体流量15 L/min，辅助气体流量0.2 L/min，载气流速1.05 L/min，采集模式为跳峰，雾化室温度2 ℃，重复次数3次，扫描次数30次。

2 结果与分析

2.1 方法学考察

2.1.1 线性关系考察。

测定各个元素标准系列溶液，以元素质量浓度为横坐标（X，μg/L）、各元素的响应值与内标响应值的比为纵坐标（Y）绘制标准曲线，进行线性回归，得到5种重金属的回归方程，结果表明（表2），各元素在其相应质量浓度内线性关系良好（r≥0.998 6）。

2.1.2 检出限与定量限。按照“1.3.2”项所述的标准溶液制备方法制备试剂作为空白溶液，重复测定10次，以各目标元素的响应值与对应内标响应值的比值代入回归方程中，上机后仪器自动计算含量，其标准偏差3倍所对应的质量浓度为检出限，其标准偏差10倍所对应的质量浓度为定量限，并按“1.3.2”中标准溶液制备时的比例折算得出样品含量，结果见表3。由表3可知，该试验的检出限和定量限均满足《食品安全国家标准 食品接触材料及制品 砷、镉、铬、铅的测定》（GB 31604.49—2016）中的相关要求，可以作为判断工业大麻秆是否能应用于食品包装材料的检测方法。

2.1.3 加标回收率试验。

选取云麻7号工业大麻秆芯粉样品液进行加标回收试验，分别加入不同质量浓度的上述5种元素标准溶液，按试验方法重复测定10次，结果见表4。从表4可以看出，各元素的加标回收率为93.0%～103.0%，RSD≤3.7%，验证了该方法具有良好的准确性。

2.2 样品的测定

根据样品的测定结果（表5），参考GB/T 24508—2009中对木塑地板有害物质的限量标准，上述4个品种的麻秆粉中Pb、Cr、Cd、Hg 4种元素含量均远远小于限量标准，As虽然未在该标准内明确说明限量标准，但参考GB 2762—2012中对稻米中无机砷的限量指标（2 mg/kg），该4种工业大麻秆的砷含量小于该值，说明砷含量也在合理范围之内，可以作为木塑复合材料的填充物使用。

3 讨论

由于工业大麻秆的秆芯与韧皮部连接过于紧密，普通的剥麻方法很容易在秆部遗留很多韧皮部，干扰试验结果，秆芯内中空部又容易出现昆虫、虫卵等物质，也会对试验结果产生影响，因此该预处理方法先将采收后的工业大麻秆进行清洗，将中空部的其他杂质排除，再进行烘干，利用木质烘干产生开裂的效果待麻秆略微膨胀，表皮有一定外翘时进行去除韧皮部的操作，这样能有效去除韧皮部，防止对试验产生干扰。完成去除韧皮部后再进行烘干至重量不再发生变化、体积不再变大。研磨过筛后继续放入烘箱备用，防止麻秆粉在常态下吸收水分干扰试验。

在品种的选择上选择了现今产量较高的4种工业大麻品种，试验结果覆盖面相对足够，并且在选择麻秆的位置也有所考量，选取的位置均为距根部1 m处区域，有效地防止了根部和茎部连接处对试验的干扰。

4 结论

该试验利用ICP-MS灵敏度高、线性范围宽、分析速度快、操作相对简便的优势测定工业大麻秆芯粉中5种重金属含量。工业大麻为一种生物量快、富集性强的物种，因此种植工业大麻也会作为土壤修复的一种手段，这也就导致了可能会有用于土壤修复的工业大麻被滥用的情况，这样在使用前对每批次工业大麻秆的重金属进行测定就很重要。使用该方法可为工业大麻秆芯粉的质量控制提供参考依据。

参考文献

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