农田灌溉用水样检测中重金属镉的限值及检测技术

农田灌溉用水中的重金属镉会通过作物吸收进入食物链，威胁农产品安全与人体健康。明确镉的限值标准是防控灌溉水污染的前提，而精准的检测技术则是落实限值要求的关键。本文围绕农田灌溉用水镉的限值规定及常用检测技术展开，为相关检测工作提供参考。

农田灌溉用水中镉的限值标准及依据

我国现行农田灌溉水镉的限值主要依据《农田灌溉水质标准》（GB5084-2021）制定，该标准是灌溉水水质管理的核心依据。标准中镉的基本限值为0.01mg/L，适用于大部分作物的灌溉需求。

限值的制定基于两大核心依据：一是作物吸收阈值，镉在土壤中积累到一定程度会导致作物减产或品质下降，如水稻在镉浓度超过0.01mg/L的灌溉水长期灌溉下，糙米镉含量易超标；二是人体健康基准，通过风险评估模型计算镉通过农产品进入人体的最大可接受剂量，确保终身暴露下的健康风险可控。

对于高风险作物，标准进一步收紧限值：生食类蔬菜（如草莓、西红柿）、可食用茎类蔬菜（如芹菜）、叶类蔬菜（如菠菜）的灌溉水镉限值降至0.005mg/L，因这类作物直接入口且镉富集系数更高，需更严格管控。

不同灌溉水质类型的镉限值差异

灌溉水来源不同，镉限值因水质特性略有调整。地下水作为灌溉水时，水质稳定但可能含天然背景镉，需严格执行0.01mg/L的基本限值；再生水（如污水处理厂出水）用于灌溉时，需满足《再生水水质标准》（GB/T 18920-2020）中镉≤0.01mg/L的要求，与GB5084-2021一致。

值得注意的是，当灌溉水同时满足多种标准时，需取最严格限值。例如，再生水用于生食蔬菜灌溉时，需执行0.005mg/L的作物特定限值，而非再生水的基本限值。

农田灌溉水样镉检测的前处理技术

灌溉水样中的镉可能以溶解态、悬浮态或有机结合态存在，前处理的核心是将所有形态的镉转化为可检测的离子态，并消除干扰。常用方法包括消解和富集。

消解通常采用硝酸-高氯酸体系：取50-100mL水样，加5-10mL硝酸加热至微沸，体积减至10mL左右时加2-3mL高氯酸，继续加热至白烟冒尽，冷却后用0.5%硝酸定容至25mL。此方法可破坏有机物和悬浮物，使镉完全溶解。

若水样镉浓度低于检测方法检出限，需富集。螯合树脂法是常用手段：将水样通过亚氨基二乙酸型树脂柱，镉离子与树脂官能团结合，再用稀硝酸洗脱，富集倍数可达10-100倍，显著提高灵敏度。

原子吸收分光光度法在镉检测中的应用

原子吸收分光光度法（AAS）是灌溉水镉检测的经典技术，分火焰原子吸收（FAAS）和石墨炉原子吸收（GFAAS）两类。其中GFAAS因灵敏度更高（检出限0.001mg/L），更适合灌溉水低浓度镉的检测。

GFAAS原理：样品注入石墨管后，经程序升温（干燥→灰化→原子化→净化）使镉原子化，原子吸收228.8nm特征光，吸光度与浓度成正比。操作时需控制升温程序：干燥（100-120℃除水分）、灰化（300-500℃除杂质）、原子化（1800-2000℃使镉快速原子化）、净化（2200℃以上清除残留）。

FAAS灵敏度较低（检出限0.05mg/L），仅适用于污染严重的高浓度镉水样，通过空气-乙炔火焰使镉原子化，检测吸光度。

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）的优势与应用

ICP-MS是近年热门的重金属检测技术，具有灵敏度高（检出限0.0001mg/L）、多元素同时检测的优势，适合需同时监控镉、铅、砷等多种重金属的灌溉水样品。

原理：样品雾化成气溶胶后进入ICP离子化，离子通过接口进入质谱仪，根据质荷比（m/z）分离检测。镉检测主要针对111Cd（丰度高、干扰少）和114Cd同位素。

操作要点：样品需用硝酸稀释10-20倍（避免盐分堵塞接口），加入内标物（如115In）校正基体效应。ICP-MS在快速筛查、低浓度检测或溯源分析时，效率远高于AAS。

分光光度法的原理与适用场景

双硫腙分光光度法是传统镉检测方法，适用于缺乏高端仪器的实验室，成本低但步骤繁琐。

原理：碱性条件下（pH=12-13），镉与双硫腙形成红色络合物，用三氯甲烷萃取后，在518nm波长下测吸光度。操作时需加氰化钾掩蔽铅、锌等干扰离子，用氢氧化钠调pH至合适范围。

该方法检出限约0.001mg/L，可满足灌溉水基本限值要求，但因使用有毒有机溶剂（三氯甲烷）且耗时久，逐渐被AAS和ICP-MS替代。

镉检测中的干扰因素及消除方法

镉检测的干扰主要来自共存离子、基体效应和有机物，需针对性消除。

共存离子干扰：铅、锌、铜会竞争吸附剂或显色剂，可加EDTA二钠（掩蔽锌、铜）或氰化钾（掩蔽铅）消除；或用选择性螯合树脂富集镉，减少干扰。

基体效应：水样盐分（如氯化钠）会影响原子化或离子传输，可通过基体匹配（用类似基体的标准溶液校准）、内标校正（ICP-MS）或稀释样品（降低盐分浓度）解决。

有机物干扰：有机物会吸附镉或产生碳粒，需充分消解（延长硝酸-高氯酸消解时间）或加过氧化氢辅助破坏有机物。