快速标准加入无火焰原子吸收光谱法测定人血和动物血中铅和镉_马龙.pdf

2008 年 10 月 October 2008 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 27，No． 5 371 ～374 收稿日期 2007- 12- 22; 修订日期 2008- 03- 19 作者简介 马龙 1974 － ， 河南灵宝市人， 工程师， 应用化学专业。E- mail malongtom tom． com。 文章编号 02545357 2008 05037104 快速标准加入无火焰原子吸收光谱法测定 人血和动物血中铅和镉 马龙，陈新民 新疆矿产实验研究所，新疆 乌鲁木齐830000 摘要 用快速简便的标准加入无火焰原子吸收光谱法测定人血和动物血中有害元素铅和镉。与 普通的标准加入法相比， 此法在样品前处理、 标准曲线绘制及样品结果计算上都有了很大的简化。 方法检出限为铅2．00 μg/L， 镉0．30 μg/L; 回收率为铅99．5 ～101．2， 镉99．7 ～101．3; 精密度 为铅0．95， 镉2．18。方法灵敏度高， 精密度好， 适用于特定人群血液中铅和镉含量的普查。 关键词 标准加入法; 无火焰原子吸收光谱法; 铅; 镉; 人血; 动物血 中图分类号 O657． 31; O614． 433; O614． 242文献标识码 B Determination of Lead and Cadmium in Human and Animal Blood Samples by Flameless Atomic Absorption Spectrometry with Rapid Standard Addition MA Long，CHEN Xin- min Xinjiang Experimental Institute of Minerals，Urumqi830000，China Abstract A for the determination of harmful elements of lead and cadmium in the human and animal blood samples by flameless atomic absorption spectrometry with rapid standard addition is reported in this paper． The detection limits of the are 2． 00 μg/L for Pb and 0． 30 μg/L for Cd． The recovery of the are 99． 5 ～101． 2 for Pb and 99． 7 ～ 101． 3 for Cd with the precision of 0． 95 RSD for Pb and 2． 18 RSD for Cd． The provides the advantages of high sensitivity and precision，simple sample preparation， calibration and result calculation． The is suitable for general survey of Pb and Cd in human blood． Key words standard addition ; flameless atomic absorption spectrometry;lead;cadmium;human blood; animal blood 铅和镉是工业上用途广泛的元素， 在生活中人 们也会经常接触含铅、 镉的制品， 它们是对人体健康 危害极大的元素。铅可造成人体多系统损害， 尤其 它还是一种亲神经的毒素， 其危害在一定范围内是 不可逆转的。镉并非人体必需的微量元素， 它具有 毒性和致癌性， 镉对肾、 肺、 肝、 睾丸、 脑、 骨骼及血液 系统均可致癌。因此， 在铅、 镉接触调查和铅、 镉中毒 诊断时， 血铅和血镉均是特异检测指标 ［ 1 －3 ］。血铅和 血镉浓度测定的方法较多， 有微分阳极溶出法 ［ 4 －8 ］、 石墨炉原子吸收光谱法 ［ 9 －13 ］、 原子荧光光谱法［ 14 －15 ］、 极谱法等 ［ 16 ］。关于上述几种测试方法的比较可参考 文献［ 17］ 。近年来， 无火焰原子吸收光谱法以其出色 的检出限优势已经成为测定血液中铅和镉含量的首 选方法 ［ 18 ］; 但其分析速度远不及火焰原子吸收光谱法 等技术。血液成分复杂， 在测定过程中基体干扰大的 问题一直困扰着分析者， 选用标准加入法是克服复杂 基体干扰的有效途径; 但标准加入法在保证了分析数 据准确度的同时也带来了分析速度的严重下降。为 解决分析速度和分析质量的冲突问题， 本文使用了标 准加入 －校准曲线法进行快速分析， 在保证分析质量 的前提下大大提高了分析速度。本法尤其适用于特 定人群的血液中铅和镉含量的普查。 173 ChaoXing 1实验部分 1． 1仪器及工作条件 PE AA600 无火焰原子吸收光谱仪 美国 PerkinElmer 公司 ; 石墨管 美国 PerkinElmer 公 司， 横向加热， 涂层 ; 铅、 镉空心阴极灯 北京有色 金属研究总院 ; 高纯氩气 纯度 w≥99． 9 。 仪器工作条件见表 1。 表 1仪器工作条件① Table 1Operating conditions of the instrument 元 素 波长 λ/nm 灯电流 i/mA 狭缝 宽度/ nm 氩气流量 ν/ mLmin－1 积分 方式 干燥1 θt 干燥2 θt 灰化 θt 原子化 θt 除残 θt Pb 283．3100．7H250面积 110 35 130 30 850 50 2000 5 2400 2 Cd 228．880．7H250面积 110 35 130 30 500 50 1700 5 2400 2 ① 温度 θ 的单位为℃; 时间 t 的单位为 s。 1． 2标准溶液与主要试剂 磷酸二氢铵溶液 基体改进剂 称取2.0 g 磷酸 二氢铵 优级纯 ， 溶于100 mL 水中。 Pb、 Cd 标准溶液 分别用光谱纯金属铅、 镉配制 质量浓度为1.000 mg/mL的 Pb、 Cd 标准溶液。 Pb、 Cd 混合标准溶液 将分别配制的 Pb、 Cd 标准 溶液混合， 使用前用0.16 mol/L HNO3 优级纯 稀释 成如表2 所示的标准溶液系列。 Triton X －100 乙氧基苯酚辛酯 细胞破膜剂和 细胞通透剂。实验中所用水均为去离子水。 表 2标准系列 Table 2Standard series 标准溶液 编号 ρB/ μgL －1 PbCd 标准溶液 编号 ρB/ μgL －1 PbCd 标准10．00 0．00标准520．002．00 标准25．00 0．50标准625．002．50 标准310．00 1．00标准730．003．00 标准415．00 1．50 1．3样品制备 收集40 μL 耳垂血或者手指血注入已预置 0.32 mL 0.1 体积分数， 下同 的 Triton X －100 的离心 管中， 充分振荡， 加入40 μL 0.16 mol/L HNO3， 摇匀后 直接上机测定。 1． 4校准曲线的制作 选用标准加入 － 校准曲线法， 用一个样品和配 制的标准系列一同测定， 得出校准曲线。 1． 5样品测定 将 1. 3 节制备的血液样品用标准加入 － 校准 曲线法测定。具体步骤为 待无火焰原子吸收光谱 仪预热至稳定后， 将待测血液样品及标准溶液系列 分别倒入自动进样器的小杯中， 样品进样量 20 μL、 磷酸二氢铵 5 μL， 根据表 1 仪器工作条件设定 测定程序， 由计算机自动读取处理数据， 得到血样 中 Pb、 Cd 的含量。 2结果与讨论 2． 1实验方法的选择 PE AA600 无火焰原子吸收光谱仪的操作软件 中提供了多种标准加入法 ［19 ］供用户选择。 2． 1． 1标准加入 －样品截距法 当基体对不同样品的影响不同时， 使用标准加 入 － 样品截距法 of Standard Additions- Sample Intercept 。校准曲线穿过一个由未被测量 的样品确定的点。这种样品截距添加法的计算等 式为 c － ka。其中 c 为加入等份样品中的标样 浓度; a 为加入标准样品与未加标准样品的吸光度 之差值。最终样品的浓度是由增长斜率 － k 乘 以样品的吸光度计算出来的。曲线见图 1。 图 1标准加入 － 样品截距法 Fig． 1 of standard additions- sample intercept 2． 1． 2标准加入 －计算截距法 当基体对不同样品的影响不同时， 使用标准加 入 － 计算截距法 of Standard Additions- Calculation Intercept 。校准曲线不穿过一个由未 被测量的样品确定的点。吸光度轴的截距是被计 算出来的。截距添加法截距 a 的计算等式为 a k1 k2c， 没有添加标准样品仅被看作另外的一个 用来测量系数 k1和 k2的点。曲线见图 2。 图 2标准加入 － 计算截距法 Fig． 2 of standard additions- calculation intercept 273 第 5 期 岩矿测试 http ∥ykcs． i3t． com． cn/ 2008 年 ChaoXing 2． 1． 3标准加入 －校准曲线法 标准加入 － 校准曲线法 of Standard Additions- Calibration Curve 则是将标准加入法的分析 技术应用于第1 个样品， 后面的样品测量用由第1 个 样品所产生的校准曲线来测量。当基体引起的干扰 在所有的样品都表现相同时这种方法是可行的。这 种校准曲线穿过一个由未被测量的样品确定的点。 曲线见图3。 图 3标准加入 － 校准曲线法 Fig． 3 of standard additions- calibration curve 2． 1． 4三种方法的比较 以上方法中第 1 种和第 2 种方法比较相似， 因 为同是假定每个样品的基体干扰都差异很大， 所以 每测定一个样品都要进行校准曲线的测定; 相对于 第 3 种方法， 前两种方法比较适合基体差异大的单 个样品的分析， 结果准确。应用第 3 种方法的前提 是基于各个样品的基体干扰相近， 所以只对第 1 个 样品进行标准加入法的测定; 而其他样品采用第 1 个样品的曲线进行测定， 这种方法相对于前两种方 法程序简化了很多， 对于批量的经过处理的血液样 品， 可以近似地认为它们的基体干扰是接近的， 用 这种程序可以快速分析， 节约成本。在以下分析测 试中应用的是第 3 种方法。 2． 2灰化温度的选择 灰化是石墨炉原子吸收光谱分析升温程序的 关键步骤 ［20 ］， 它的作用是尽可能地把样品中共存 物质全部或大部分除去， 并保证待分析元素没有损 失。选择原则是在不会引起待分析元素损失的前 提下， 尽可能选用较高的灰化温度。 图4 为 Pb 在灰化温度800℃、 900℃、 1000℃、 1500℃时出峰的峰形。可以看出， 灰化温度为 800℃时， 峰形很好; 灰化温度为 900 ℃ 时， 峰形开 始发生变化， 因为这种变化是没有规律的， 所以可 能造成在采用面积积分时精密度的损失; 灰化温度 为1000℃时， 峰已经变形， 虽然吸光度值较大但不 稳定， 这是因为灰化温度过高或时间过长， 而导致 在原子化前出峰; 灰化温度为 1500℃时， 读出信号 已经明显地减弱， 吸光度值从灰化温度为 800 ℃时 的 0. 369 降低至 0. 050， 信号损失很大， 说明在灰 化温度为 1500℃时信号大部分已经在灰化阶段损 失， 这样到原子化读数阶段已经剩余很少了。因 此， 本文 Pb 的灰化温度选择 850℃。 图 4铅在不同灰化温度下的峰形 Fig．4Peak shape of Pb signals at the different cineration temperature 2． 3读取时间的选择 读取时间包括总读峰时间和延迟时间两部 分 ［19 ］， 通过对这两个时间的合理选择， 可以节约分 析时间、 消除部分干扰和延长石墨管寿命。 如图 5 a 所示， 没有设定前读峰时间为 5 s， 延迟时间为 0 s。从图中可以看出， 在整个读峰过 程中， 0. 5 s 之前和 4 s 之后这两段时间内没有峰 出现， 整个出峰过程发生在 0. 5 ～4 s。为节约分析 时间， 消除部分干扰和延长石墨管寿命， 故延迟时 间选择 0. 5 s; 在 4 s 以后已出峰完毕， 故读峰时间 选择 4. 5 s。图 5 b 为改变读峰时间后的峰形。 图 5选择前后的峰形 Fig． 5The peak shapes at different peak- reading periods 2． 4方法检出限 取空白样品12 份进行测定， 以3 倍标准偏差计算 得到检出限结果Pb 为 2.00 μg/L， Cd 为0.30 μg/L。 2． 5方法精密度和回收率 按1.3 节制备血液样品， 取15 份进行测定， 由表 3 结果可见， 方法精密度 RSD 为 Pb 0． 95， Cd 373 第 5 期马龙等 快速标准加入无火焰原子吸收光谱法测定人血和动物血中铅和镉第 27 卷 ChaoXing 2.18， 表明用本法测定血液中 Pb 和 Cd 时， 结果有 较好的稳定性， 可满足测定低含量 Pb 和 Cd 的要求。 表 3精密度试验 Table 3Precision test of the 元素 ρB/ μgL －1 本法分次测定值平均值 RSD/ Pb 5．605．505． 615．565． 57 5．455．485． 545．625． 58 5．555．525． 495．535． 47 5．540．95 Cd 1．261．221． 291．291． 27 1．241．271． 251．241． 26 1．281．301． 211．261． 22 1．262．18 取已制备好的血样， 分别加 Pb 标准系列中浓度 为10．00、 15.00、 20.00 μg/L 的标准溶液各1 mL 进行 Pb 回收率试验; 另取血样， 分别加 Cd 标准系列中浓 度为1.00、 2.00、 3.00 μg/L 的标准溶液各 1 mL 进行 Cd 回收率试验。表4 结果表明， 本方法 Pb 回收率为 99.5 ～101.2， Cd 回收率为99.7 ～101.3。 表 4回收率试验 Table 4Recovery test of the 元素 ρB/ μgL －1 样品原含量 标准加入量 测定值减原含量 回收率 R/ Pb5．65 10．009．9599．5 15．0015．18101．2 20．0020．08100．4 Cd0．73 1．001．01101．3 2．001．9999．7 3．003．01100．3 2． 6方法可靠性 用本法对全血铅、 镉成分分析标准物质 GBW 09132 测定 3 次， 结果平均值 Pb 为 109. 56 μg/L， 与标准值 112 15 μg/L 相符; Cd 为 1. 10 μg/L， 与标准值 1. 05 0. 17 μg/L 相符。 3结语 建立的方法具有以下特点 ① 采用了标准加 入法进行测定， 消除了血液中复杂基体的干扰， 保 证了测量数据的准确性; ② 直接用标准物质配制 的标准系列进行血液样品的测定， 不用在标准系列 中加入血液的空白基体， 使得血液标准系列的制备 变得简单易行， 且标准系列在长时间内保持稳定; ③ 选用快速标准加入法进行分析大大提高了检测 速度。该法应用于群体调查， 优点突出， 结果准确， 快速， 节约成本。 4参考文献 ［ 1］颜祟淮， 沈晓明， 薛敏波， 余晓刚， 金星明， 张燕萍， Markowitz M． 儿童铅中毒 102 例临床分析［ J］ ． 临床 儿科杂志， 2003， 21 4 235 －238． ［ 2］叶涛， 赵志成， 李义民． 天津市部分学前儿童血铅水 平调查与干预评价［J］ ． 中国公共卫生， 2003， 19 1 68 －69． ［ 3］李月华， 吴汝英， 刘晓梅． 儿童铅中毒的现状［ J］ ． 医 学信息， 2005， 18 17 801 －803． ［ 4］张德超， 万永平． 微分电位溶出法测定铅作业工人血 中铅浓度［J］ ． 中国交通医学杂志， 2004， 18 1 115 －116． ［ 5］王文军， 刘琥． 微分电位溶出法检测微量全血中铅含 量的方法研究［J］ ． 济宁医学院学报， 2005， 38 3 63 －64． ［ 6］金米聪， 王立， 陈晓红． 微分电位溶出法快速测定全 血中的铅［J］ ． 理化检验 化学分册， 2002， 38 6 293 －294． ［ 7］杨翠英， 霍建勋， 张晓燕． 微分电位溶出法测定血中 铅［ J］ ． 微量元素与健康研究， 2004， 21 4 49 －50． ［ 8］侯志强． 动态微分电位溶出法直接测定微量全血中 铅的研究［J］ ． 广东微量元素科学， 2001， 8 9 58 －62． ［ 9］夏卫文， 包青峰． 石墨炉原子吸收光谱法测全血中铅 的方法改进［ J］ ． 中国卫生检验杂志， 2005， 15 7 881 －882． ［ 10］ 任以发， 田培进， 郭乃洋． 石墨炉原子吸收光谱法测 定血液中微量铅［J］ ． 中国卫生检验杂志， 2005， 15 6 720 －721． ［ 11］ 易海艳， 高寿泉， 陈淑怡． 石墨炉原子吸收光谱法测 定血中铅的不确定度分析［ J］ ． 实用预防医学， 2005， 12 6 1445． ［ 12］ 王俊， 刘焕珍， 李永新， 钟远波， 张爱华． 复合基体改 进剂在血镉原子吸收分析中的应用［J］ ． 中国职业 医学， 2007， 34 2 137 －138． ［ 13］ 冯尚彩． 血清中微量镉的石墨炉原子吸收法测定研 究［ J］ ． 光谱学与光谱分析， 2004， 24 2 245 －247． ［ 14］ 叶涛， 赵志成， 吕莉． 氢化物发生原子荧光法测定全 血铅含量［J］ ． 中华检验医学杂志， 2003， 26 11 677 －679． ［ 15］ 任志刚， 程海明， 申沁光． 原子荧光光谱仪在全血铅 含量测定中的应用［ J］ ． 山西职工医学院学报， 2005， 15 1 8 －9． ［ 16］ 黄坚， 龚竹青， 晏超． 极谱法测定高纯氧化铋中微量铅 的方法研究［ J］ ． 分析试验室， 2005， 24 10 34 －36． ［ 17］ 尹亦清． 几种血铅测定方法的比较［ J］ ． 金华职业技 术学院学报， 2006， 6 6 45 －47． ［ 18］ WS/T 201996， 血中铅的石墨炉原子吸收光谱测 定方法［ S］ ． ［ 19］ PerkinElmer Inc． The THGA graphite furnace techni- ques recommended conditions［ M］ ． USA， 199929 －34． ［ 20］ 邓勃， 何华焜． 原子吸收光谱分析［M］ ． 北京 化学 工业出版社， 2004 235 －240． 473 第 5 期 岩矿测试 http ∥ykcs． i3t． com． cn/ 2008 年 ChaoXing