镉及总镉检测技术指南

一、概述

二、检测项目分类

1. 环境样品

• 水体：地表水、地下水、工业废水中的总镉含量。
  • 重点指标：溶解态镉、悬浮颗粒态镉、总溶解态镉（需酸化消解）。
• 土壤/沉积物：农田、矿区及污染场地的总镉含量。
  • 重点指标：酸可提取态镉（反映生物有效性）、全量镉（强酸消解）。
• 大气：空气中颗粒物（PM2.5/PM10）及降尘中的镉含量。

2. 食品及农产品

• 粮食作物：大米、小麦等主食中的镉含量（中国GB 2762-2022限值0.2 mg/kg）。
• 水产品：鱼类、贝类等海洋生物富集的镉。
• 食品包装材料：陶瓷、塑料制品中镉的迁移量检测。

3. 工业产品

• 电子元器件：焊料、电池（如镍镉电池）中的镉含量。
• 涂料/染料：是否符合RoHS指令（欧盟镉含量限值0.01%）。

4. 生物医学样品

• 血液/尿液：职业暴露人群的生物监测（如焊工、电池厂工人）。
• 头发/指甲：长期镉暴露的累积效应评估。

三、核心检测方法

1. 前处理技术

• 湿法消解：硝酸-过氧化氢体系（适用于土壤、生物样品）。
• 微波消解：高压密闭消解，减少挥发性损失（EPA 3052标准）。
• 酸提取：0.1 M HCl提取土壤中生物有效态镉（简化风险评估）。

2. 仪器分析

• 原子吸收光谱法（AAS）
  • 火焰AAS：检测限0.01 mg/L，适用于高浓度样品（如工业废水）。
  • 石墨炉AAS（GF-AAS）：检测限达μg/L级，用于痕量镉分析（如饮用水）。
• 电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）
  • 超痕量检测（ng/L级），可同时分析多元素（如同时检测Cd、Pb、As）。
  • 需注意质谱干扰（如MoO⁺对¹¹¹Cd的干扰）。
• X射线荧光光谱（XRF）
  • 无损快速筛查，适用于固体样品（如电子产品），但灵敏度较低。

3. 快速检测技术

• 试纸法：基于显色反应（如镉-二硫腙络合物），适用于现场初筛。
• 便携式阳极溶出伏安仪：检测限0.1 μg/L，适合应急监测。

四、质量控制与标准

1. 标准物质：使用NIST标准样品（如NIST 1640a天然水）校准仪器。
2. 空白试验：全程空白、试剂空白消除背景干扰。
3. 加标回收率：控制在90%-110%，验证方法准确性。
4. 国际标准参考：
   • 水质：EPA 200.8（ICP-MS法）、ISO 5961（AAS法）。
   • 土壤：GB/T 17141-1997（石墨炉AAS法）。
   • 食品：GB 5009.15-2023（微波消解-ICP-MS法）。

五、应用场景与限值

1. 饮用水安全：WHO限值0.003 mg/L，中国GB 5749-2022限值0.005 mg/L。
2. 农田土壤：中国《土壤环境质量农用地标准》规定pH≤5.5时总镉限值0.3 mg/kg。
3. 职业暴露：OSHA规定工作场所空气中镉尘限值0.005 mg/m³。

六、技术挑战与趋势

• 形态分析：区分无机镉（Cd²⁺）与有机镉（如Cd-谷胱甘肽络合物）。
• 纳米材料应用：基于金纳米粒子的比色传感器提升现场检测灵敏度。
• 自动化联用技术：HPLC-ICP-MS联用实现镉形态的高通量分析。

七、

1. EPA Method 200.8: Determination of Trace Elements in Waters and Wastes by ICP-MS.
2. GB/T 17141-1997 土壤质量 总镉的测定 石墨炉原子吸收分光光度法.
3. 世界卫生组织《饮用水水质准则》（第四版）.