茶叶及其提取液中重金属 CuPb 的检测毕业论文 推荐.docx
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茶叶及其提取液中重金属CuPb的检测毕业论文推荐
毕业论文：
茶叶及其提取液中重金属Cu、Pb的检测
摘要
近年来，茶叶的质量和安全备受关注，而茶叶中的铅铜含量直接关乎饮用者的身体健康。
本文使用火焰原子吸收光谱测定了铁观音、西湖龙井、碧螺春、黄山毛峰、祁门祁红、信阳毛尖、福建白茶、云南普洱等8种茶叶中的Cu和Pb的含量。
分别采用酸加热消解和沸水浸泡溶出法处理茶叶样品，确定了两种方法的最佳实验条件，最后对这两种方法进行了比较。
实验结果表明：
所选择的8种茶叶中铅、铜的含量都没有超出国家限值，都可以放心使用，并比较得出酸法消解能更准确的测定茶叶中铅、铜的含量。
关键词火焰原子吸收光谱；茶叶；酸法消解；沸水溶出
DeterminationofPbandCuinteasanditsextract
Abstract
ThequalityandsafetyofteasbecomesanimportantconcernofChineseinrecentyears.AndthecontentsofCuandPbhaveadirectlyeffectonpeople’health.
TheconcentrationsofCuandPbbyFlameatomicabsorptionspectrometryfromeightChineseteas,thatis，Oolongtea,WestLakeLongjing,Springsnail,MountHuangshanMaoFeng,Qimenblacktea,XinyangMaojiantea,FujianwhiteteaandYunnanPu'er.aredeterminedinthisthesis.Teasamplesarepretreatedwithaciddigestionmethodandboiledwaterimmersionandextractionmethod.Theoptimalpretreatmentconditionsareselectedandtheresultsbetweenmentionedtwomethodsarecompared.
OurexperimentsindicatesthattheconcentrationsofCuandPbfromselectedteasamplesareallbelowthemaximumvaluesofnationalteastandardsandthussafetytobeused.Moreover,resultsfromaciddigestionarebetterthanthosefromboiledwaterextraction.
KeywordsFlameatomicabsorptionspectrometry,Tea,Aciddegistion,boiledwaterimmersion
1绪论
1.1铅、铜的测定意义
中国是茶叶的故乡，茶叶是一种具有资源优势、文化底蕴和消费传统的特色农产品，也是传统的天然健康食品。
茶叶以其抗癌、抗氧化、消除人体自由基等独特的保健功效，深受世人喜爱，被誉为“东方文明象征”，已成为仅次于碳酸饮料和饮用水的世界第三大饮料。
随着人民生活水平的日益提高，人们在饮茶的同时也越来越关注茶叶的卫生质量问题，在关注茶叶中能对人体产生速效性危害的农药残留指标基础上，又开始关注对人体产生迟效性危害的重金属含量的研究[1]。
放入句号内，下同
1.1.1铅、铜的简介
铅主要用于制造铅蓄电池；铅合金可用于铸铅字，做焊锡；铅还用来制造放射性辐射、X射线的防护设备；铅及其化合物对人体有较大毒性，并可在人体内积累。
铅被用作建筑材料，用在乙酸铅电池中，用作枪弹和炮弹，焊锡、奖杯和一些合金中也含铅。
铅还可以做成开花弹（又名达姆弹）。
铅在地壳中含量不大，自然界中存在很少量的天然铅。
但由于含铅矿物聚集，熔点又很低（328℃），使铅在远古时代就被人们所利用了。
方铅矿（PbS）直到今天都是人们提取铅的主要来源。
远古时代人们偶然把方铅矿投进篝火中，它首先被烧成氧化物，然后受到碳的还原，形成了金属铅。
铅表面在空气中能生成碱式碳酸铅薄膜，防止内部再被氧化。
制造铅砖或铅衣以防护X-射线及其他放射线。
用于制造合金。
等量之铅与锡组成的焊条可用于焊接金属。
制活字金。
铅与锑的合金熔点底，用于制造保险丝。
可用于制造铅弹。
2007年全球铅的消费比例为：
汽车蓄电池69.7%，电缆护套2.5%，轧制材和挤压材6.5%，弹药、军火6.9%，合金2.8%，染料和其他化合物8.9%，其他2.7%[2]。
铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大，占总消费量一半以上。
用于各种电缆和导线，电机和变压器的这种，开关以及印刷线路板在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产300万发子弹，需用铜13-14吨。
在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等[3]。
尽管铅铜在人们的生产生活中作用巨大，也曾今很大程度的改变了人们的生活。
但是若是茶叶中含有了过量的铅铜，在人们饮茶的同时随之摄入人体，将会对人们的身体造成巨大的影响。
所以本论文着力于茶叶中铅铜的测定。
1.1.2铅、铜对人体的影响
（1）铅对人体的影响
在当今众多危害人体健康和儿童智力发育的“罪魁”中，铅的危害成明显上升趋势。
据权威调查报告透露，现代人体内的平均含铅量已大大超过1000年前古人的500倍数！
而人类却缺乏主动、有效的防护措施。
据调查，现在很多儿童体内平均含铅量普遍高于年轻人。
铅进入人体后，除部分通过粪便、汗液排泄外，其余在数小时后溶入血液中，阻碍血液的合成，导致人体贫血，出现头痛、眩晕、乏力、困倦、便秘和肢体酸痛等；严重者口中有金属味，据调查动脉硬化、消化道溃疡和眼底出血等症状也与铅污染有关。
儿童铅中毒则出现发育迟缓、食欲不振、行走不便和便秘、失眠；若是小学生，还伴有多动、听觉障碍、注意不集中、智力低下等现象。
这是因为铅进入人体后通过血液侵入大脑神经组织，使营养物质和氧气供应不足，造成脑组织损伤所致，严重者可能导致终身残废。
特别是儿童处于生长发育阶段，对铅比成年人更敏感，进入体内的铅对神经系统有很强的亲和力，故对铅的吸收量比成年人高好几倍，受害尤为严重。
铅进入孕妇体内则会通过胎盘屏障，影响胎儿发育，造成畸形等。
有效地防止铅中毒，是当今科学家正在探索、攻克的课题之一。
但作为个人，加强防范、进行自我保护是十分重要的。
首先不要使用含铅材料做饮食用具，最好不要用彩釉陶瓷制品盛装酸性食物和饮料；经过大量的调查发现，大多数人们铅摄入是源于饮食，近年来大量使用含铅的铜制水暖器材，严重污染家庭的饮食用水，危害家人的健康与生命安全[4]。
（2）铜对人体的影响
尽管铜是重要的必需微量元素，但应用不当，也易引起中毒反应。
一般而言重金属都有一定的毒性，但毒性的强弱与重金属进入体内的方式及剂量有关。
口服时，铜的毒性以铜的吸收为前提，金属铜不易溶解，毒性比铜盐小，铜盐中尤以水溶性盐如醋酸铜和硫酸铜的毒性大。
人体铜中毒的最早报告见于1785年，－17岁女性，因食含铜化合物食品过多而致。
表现为腹痛，皮疹、腹泻、呕吐，呕吐物为绿色，不久死亡。
据Luckey报道，当铜超过人体需要量的100～150倍时，可引起坏死性肝炎和溶血性贫血。
铜中毒有急性和慢性两种：
急性铜中毒在日常生活中发生急性铜中毒的原因包括治疗上应用硫酸铜过量、用含铜绿的铜器皿存放和储存食物，以及有意无意吞服可溶性铜盐等。
其中，与铜器皿存放食品、饮料或含醋食品、盐渍食品在铜器皿中烹调时产生毒性，在铜器皿中制茶也可引起中毒。
急性铜中毒的临床表现为急性胃肠炎，中毒者口中有金属味，流涎、恶心、呕吐、上腹痛、腹泻，有时可有呕血和黑便。
口服大量铜盐后，牙齿、齿龈、舌苔蓝染或绿染，呕吐物呈蓝绿色、血红蛋白尿或血尿，尿少或尿闭，病情严重者可因肾衰而死亡；有些病人在中毒第2～3天出现黄疸。
铜可与溶酶体的脂肪发生氧化作用，导致溶酶体膜的破裂，水解酶大量释放引起肝组织坏死；也可由红细胞溶血引起黄疸。
另外，熔炼铜工人、焊接磨光镀铜物体工人、油漆厂研磨氧化铜粉工人，在吸入氧化铜细微颗粒后发生急性铜中毒，可以表现为急性金属烟尘热，表现为工作完毕后几小时出现发冷、发热，高达39℃以上，大量出汗，口渴，乏力，肌肉疼痛、头痛、头晕、咽喉干、咳嗽、胸痛、呼吸困难，有时恶心、食欲不振。
一般夜间发病，次日早晨退热，呈一过性表现，但1～2天内感觉疲乏无力，若伴发支气管炎或支气管肺炎时症状可延续数日。
患者血清铜可升高，血铜含量升高可达126～166μg/100mL（正常值为76.6μg/100mL）。
另外铜盐和铜尘进入眼内可引起结膜炎、角膜溃疡、眼睑水肿等。
铜的另一毒理表现是损伤红细胞引起溶血和贫血。
通常铜进入体内后主要在肝脏中累积，一旦超过肝脏的处理水平时，铜即释放入血，过量的Cu2+与-SH结合后在红细胞中大量积集，引起酶系统的氧化失活，损伤红细胞，增加细胞膜的通透性，破坏其稳定性并使细胞质和细胞器易于受损，变性血红蛋白增加；另一方面，铜与血红蛋白结合形成Heinz小体，使细胞内葡萄糖6-磷酸脱氢酶、谷胱甘肽还原酶失活，还原型谷胱甘肽减少，从而导致血红蛋白的自动氧化加剧，变性血红蛋白大量进入血液，最终导致溶血和贫血。
铜的慢性中毒一般因为长期大量的吸入含铜的气体或摄入含铜的食物所致。
长期接触高浓度铜尘的工人，X射线照射胸透时可出现条索状纤维化，有的可出现结节影，上述改变可能是铜尘慢性刺激与肺部感染有关；神经系统的临床表现有记忆力减退、注意力不集中、容易激动，还可以出现多发性神经炎、神经衰弱综合症，周围神经系统比中枢神经系统敏感，脑电图显示脑电波节律障碍，出现弥漫性慢波节律等；消化系统方面可出现食欲不振、恶心呕吐、腹痛腹泻黄疸、部分病人出现肝肿大、肝功能异常等；在心血管方面可出现心前区疼痛，心悸，高血压或低血压；在内分泌方面，少部分病人出现阳痿，还可能出现蝶鞍扩大、非分泌性脑垂体腺瘤，表现为肥胖、面部潮红及高血压等。
[5]
1.2研究背景
1.2.1相关标准
表1-1无公害茶叶的卫生指标
序号
项目
限量
序号
项目
限量
1
铅（以铅计）
5
2
铜（以铜计）
60
表1-2有机茶的卫生指标
序号
项目
限量
序号
项目
限量
1
铅（以铅计）
2
2
铜（以Cu计）
≤30
1.2.2各种测定方法
目前，国内测定茶叶中铅、铜的分析方法主要包括火焰原子吸收法、石墨炉原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）法等三种种方法。
火焰原子吸收法。
此方法原理：
从铅、铜空心阴极灯辐射出的特征波长的光，通过火焰（乙炔-空气）原子化系统产生的样品蒸汽，被蒸汽中铅、铜元素的基态原子所吸收，测量吸光度便可定量测出样品中铅、铜的浓度。
石墨炉原子吸收分光光度法。
此方法原理：
将样品注入石墨管，用电加热方式使石墨炉升温，样品蒸发离解形成原子蒸气，并对铅、铜空心阴极灯发射的特征谱线产生选择性吸收。
在选择的最佳测定条件下，测定铅、铜的吸光度。
电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）法。
此方法原理：
以电感耦合等离子矩为激发光源的光谱分析方法。
特点：
检出限低、可同时测定多种元素、线性范围宽。
本实验采用火焰原子吸收光谱法因为火焰原子吸收光谱法具有较高的灵敏度，相对费用较低，易实现在线分析等优点。
在重金属元素的分析中应用很广泛。
[6]
1.3研究目的
采集8种不同种类的茶叶进行分析处理，测定其中Cu、Pb含量，并对前处理方法进行比对，确定一种最佳的处理方法。
2实验部分
2.1仪器和试剂
除非另有说明，实验时均使用符合国家标准的分析纯化学试剂，实验用水为新制备的去离子水或蒸馏水。
2.1.1仪器
（1）3510火焰原子吸收分光光度计（上海安捷伦有限公司）
（2）BS-224S电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）
（3）800型离心机（上海手术器械厂）
SB-36-4型电热板（上海浦东荣丰科学仪器有限公司）
所有玻璃仪器使用前用10%硝酸浸泡24h，用自来水、蒸馏水分别冲洗干净备用
2.1.2试剂
（1）浓硝酸（分析纯，65%-68%，上海联试化工试剂有限公司）
（2）高氯酸（优级纯，菱湖升生化工有限公司）
（3）铅标准储备液
用电子天平准确称取0.1克铅粉放入小烧杯中加入稀硝酸溶解，待溶解完，将溶解溶液倒入500ml容量瓶中，用蒸馏水润洗小烧杯2-3次，将润洗的溶液同样倒入容量瓶中。
用0.2%的稀硝酸定容至500ml。
配好的Pb（NO3）2溶液浓度为200ppm。
（4）铜标准储备液
用电子天平准确称取0.1克铜片放入小烧杯中加入硝酸溶解，待溶解完，将溶解溶液倒入500ml容量瓶中，用蒸馏水润洗小烧杯2-3次，将润洗的溶液同样倒入容量瓶中。
用0.2%的稀硝酸定容至500ml。
配好的Cu（NO3）2溶液浓度为200ppm。
2.2实验内容和方法
2.2.1样品
表2-1样品及其产地
茶叶
产地
铁观音
福建
碧螺春
苏州西山
毛尖
信阳
毛峰
安徽黄山
祁红
安徽祁门
普洱
云南
龙井
浙江杭州
白茶
福建
其中西湖龙井由吴友谊老师友情提供，碧螺春由同组其他同学友情提供。
其余茶叶均购置于正规超市茶叶专柜。
2.2.2标准曲线
（1）铅标准溶液：
a取5个100mL的容量瓶，分别用自来水和蒸馏水洗净。
b分别向5个容量瓶中加入0，0.25，0.5，1.5，2.5mL铅标准储备液。
c用0.5%的稀硝酸定容至刻线。
贴好标签。
待测。
d用火焰原子吸收光谱测定已经配好的铅标准溶液。
记录数据。
（2）铜标准溶液
a取5个100mL的容量瓶，分别用自来水和蒸馏水洗净。
b分别向5个容量瓶中加入0，0.25，0.5，0.75，1.0mL铜标准储备液。
c用0.5%的稀硝酸定容至刻线。
贴好标签。
待测。
d用火焰原子吸收光谱测定已经配好的铅标准溶液。
记录数据。
2.2.3实验方法
（1）酸法消解
a取一定量茶叶。
用粉碎粉碎。
将粉碎后的粉末过80目筛。
将过筛后的粉末收入自封袋中，贴上标签。
备用。
b各称取0.5000g茶叶于准备好的数只烧杯中。
c分别向烧杯中加入一定量硝酸，在烧杯口上盖上一片盖玻片以加热回流防止烧干，放于电热板上加热。
d当烧杯内没有黄色气体冒出时取下烧杯，分别依次向烧杯中加入一定量的高氯酸。
置于电热板上继续加热。
e当烧杯内没有白色气体冒出且蒸发至近干时取下烧杯，静置冷却。
f当冷却后用定性滤纸过滤至25mL比色管中，用0.5%稀硝酸定容至刻线，待测。
g用火焰原子吸收光谱测定已经定容好的溶液，记下所测得的吸光度。
（2）沸水溶出法
a取洗净备用的烧杯，每只烧杯中加入已经秤取好的茶叶，每份2克。
b另取一个大烧杯，加入蒸馏水置于电炉上加热至所需温度，向烧杯中倒入100mL蒸馏水。
分别静置浸泡一段时间后，过滤。
c向过滤后的茶汤中加入数滴硝酸及数颗玻璃珠。
放在电热板上加热。
d当茶汤由100mL蒸发至10mL左右时取下烧杯。
静置使其冷却后。
用离心机离心。
取其上清液，待测
e用火焰原子吸收光谱测定，记录下其吸光度。
[7]
2.2.4加标回收率[8]
a向预先准备好的平行样中依次加入0.12mL200ppm的铅、铜标准储备液。
b用火焰原子吸收光测定加标后的溶液纪录加标后吸光度。
c根据吸光度计算加标后溶液浓度
d计算加标回收率
计算公式如下：
3结果与讨论
3.1实验结果
3.1.1最佳实验条件确定
（1）酸法消解加酸量的确定
为了使样品消解最完全，同时使实验结果更加客观。
对消解中浓硝酸和高氯酸的加入量进行了探讨。
表3-1酸加入量不同对测定结果的影响
编号
0
1
2
3
4
5
6
7
8
硝酸高氯酸之比
5mL/1mL
5mL/2mL
5ml/3ml
8ml/1ml
8mL/2mL
8ml/3ml
10ml/1ml
10mL/2mL
10ml/3ml
吸光度
0.027
0.041
0.047
0.063
0.082
0.08
0.077
0.076
0.079
绘制曲线如下：
图3-1酸加入量不同对测定结果的影响
从上图中可以看出当采用编号5的酸加入方法是吸光度到达最高点，其后有略微下降但幅度不大，所以从消解效果及节省实验试剂双方面考虑，决定本实验消解采用加浓硝酸8mL,高氯酸2mL的方法。
（2）沸水溶出法最佳方法的确定
沸水溶出过程中，样品溶出率跟所用水的温度及浸泡时间都有关系。
所以在此采用控制变量法，分别就温度和浸泡时间对融出效果的影响进行讨论。
a控制浸泡时间为30分钟，用不同温度的水浸泡
绘制曲线如下：
图3-2温度对溶出效果的影响
从上图中可以看出在水温不断上升的过程中，吸光度也在不断的上升。
说明融出效果越来越好。
当水温到达100℃时融出效果最好。
b控制水温为100℃，浸泡不同时间
从下图中可以看出在控制水温为100℃不变的情况下，随着浸泡时间的变化。
吸光度也随之变化，但是当浸泡时间超过30分钟后，吸光度变化不大。
都在一定范围内上下波动。
所以从节省试验时间的方面考虑，本实验选择的溶出浸泡时间定为30分钟。
综合上述两项，得出利用沸水溶出法测定茶叶中铅、铜的含量时控制浸泡用水的水温应当控制为100℃，浸泡时间为30分钟为最佳。
测得的数据也最具说服力。
图3-3浸泡时间对溶出效果的影响
3.1.2标准曲线
3.2样品测定结果
3.2.1酸法消解
a酸法消解所测铜的含量
图3-6酸法消解测得茶叶中铅、铜的含量
茶叶种类
祁门祁红
福建白茶
安溪铁观音
黄山毛峰
苏州碧螺春
信阳毛尖
西湖龙井
云南普洱
铜浓度
21.3
14.7
6.43
8.60
11.7
9.48
16.0
19.3
铅浓度
3.53
2.93
4.73
4.43
2.93
0.837
3.83
2.33
绘制图表如下：
图3-6酸消解法测得茶叶中铅、铜的含量
3.2.2沸水溶出法
a沸水溶出法测得茶叶中铜的含量
表3-7沸水溶出法测得茶叶中铅、铜的含量
茶叶种类
黄山毛峰
云南普洱
祁门祁红
福建白茶
苏州碧螺春
西湖龙井
安溪铁观音
信阳毛尖
铜浓度
1.15
3.09
3.27
2.10
1.32
2.70
0.850
1.47
铅浓度
1.19
0.563
0.952
0.636
0.742
1.04
1.23
0.203
绘制图表如下：
图3-7沸水溶出法测得茶叶中铜的含量
3.3加标回收率
3.3.1酸法消解测铜的加标回收率
表3-8酸法消解测铜的加标回收率
茶叶
加标前
加标量
加标后吸光度
加标后测定值
加标回收率%
祁红
21.3
24.0
0.148
42.0
86.3
白茶
14.7
24.0
0.122
34.3
81.7
铁观音
6.43
24.0
0.101
28.1
90.3
毛峰
8.60
24.0
0.107
29.9
88.8
碧螺春
11.7
24.0
0.113
31.7
83.3
毛尖
9.48
24.0
0.106
29.6
83.8
龙井
16.0
24.0
0.127
35.8
82.5
普洱
19.3
24.0
0.140
39.7
85.0
方法加标回收率为81.7%-90.3%
3.3.2酸法消解测铅的加标回收率
表3-9酸法消解测铅的加标回收率
茶叶
加标前
加标量
加标后吸光度
加标后测定值
加标回收率%
祁红
3.53
24.0
0.032
24.7
88.2
白茶
2.93
24.0
0.031
23.8
87.0
铁观音
4.73
24.0
0.032
24.7
83.2
毛峰
4.43
24.0
0.033
25.6
88.2
碧螺春
2.93
24.0
0.030
22.9
83.2
毛尖
0.837
24.0
0.027
20.2
80.7
龙井
3.83
24.0
0.031
23.8
83.2
普洱
2.33
24.0
0.030
22.9
85.7
方法加标回收率为80.7%-88.2%
3.3.3沸水溶出法测定铜的加标回收率
表3-10沸水溶出法测定铜的加标回收率
茶叶
加标前
加标量
加标后吸光度
加标后测定值
加标回收率%
毛峰
1.15
24.0
0.795
22.4
88.5
普洱
3.09
24.0
0.819
23.2
83.8
祁红
3.27
24.0
0.808
22.8
81.4
白茶
2.10
24.0
0.823
23.3
88.3
碧螺春
1.32
24.0
0.731
20.6
80.3
龙井
2.70
24.0
0.797
22.5
82.5
铁观音
0.850
24.0
0.691
19.4
77.3
毛尖
1.42
24.0
0.716
20.1
77.8
方法加标回收率为77.3%-88.5%
3.3.4沸水溶出法测定铅的加标回收率
表3-11沸水溶出法测定铅的加标回收率
茶叶
加标前
加标量
加标后吸光度
加标后测定值
加标回收率%
毛峰
1.19
24.0
0.256
21.7
85.5
普洱
0.563
24.0
0.234
19.7
79.7
祁红
0.953
24.0
0.233
19.6
77.7
白茶
0.636
24.0
0.234
19.7
79.4
碧螺春
0.742
24.0
0.248
21.0
84.4
龙井
1.04
24.0
0.245
20.7
81.9
铁观音
1.23
24.0
0.251
21.2
83.2
毛尖
0.203
24.0
0.230
升级会员 