光譜儀測(cè)定案例--ICP-AES和ICP—MS法測(cè)定血中微量元素
血中微量元素的測(cè)定常采用原子吸收法，原子吸收法靈 敏度雖高，但一次只能測(cè)一個(gè)元素，而且易受到機(jī)體干擾的 影響。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）可同時(shí)測(cè) 定許多元素，但若不進(jìn)行富集，其檢岀限無法滿足血中重金 屬元素含量測(cè)定的要求電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP- MS）測(cè)定微量元素具有譜線簡(jiǎn)單、干擾少等優(yōu)點(diǎn)，而且ICP 一MS法可多元素同時(shí)測(cè)定、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬，可直 接測(cè)試血中的重金屬元素o ICP-AES和ICP-MS法均可 進(jìn)行多元素同時(shí)分析，具有快速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，可大節(jié)約分 析測(cè)試的時(shí)間，現(xiàn)越來越多地應(yīng)用于日常分析工作。血中鉛、 伸等重金屬元素含量很低，而TCP-MS對(duì)大多數(shù)金屬元素 具有ng/L級(jí)的檢出限，無需富集處理，從而減少了環(huán)境對(duì) 樣品的污染,提高了分析方法的可靠性和準(zhǔn)確性。采用微波 加熱法消解樣品具有可對(duì)樣品消解過程自動(dòng)控制、環(huán)境影響 因素小、消解完全、快速、消化用酸用量少等優(yōu)點(diǎn)，而且節(jié) 省人力。我們采用微波消解法處理血，根據(jù)血中元素含愼的 高低分別采用ICP-AES和ICP-MS法測(cè)定了血中微量元 素。
1儀器與試劑
1. 1儀器 電感耦合等離子體光譜質(zhì)譜儀（POEMS,美國 TJA公司），Milli-Q純水機(jī)（美國密理博公司），MARS5型微波加速反應(yīng)系統(tǒng)（Microwave Accelerated Reaction System, 美國CEM公司）。
1.2試劑 鋁、鈣、鐵、鉀、鎂、粧、鋅、碑、鉛、硒、帆、 禪、錯(cuò)、錫、鍥、信、銅的各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液均由國家標(biāo)準(zhǔn)物 質(zhì)中心提供。碑、鉛、硒、飢、銳、錯(cuò)、錫、銘、例等元素 逐級(jí)稀釋成20昭/L的標(biāo)準(zhǔn)使用液，鋁、鈣、鐵、鉀、鎂、様、 鋅、銅等元素逐級(jí)稀釋成L 0mg/L的標(biāo)準(zhǔn)使用液.酸度介質(zhì) 為1% HNO30鈕內(nèi)標(biāo)溶液為80pg/L Rh。硝酸（優(yōu)質(zhì)純）。 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制和樣品制備時(shí)皆使用超純水（電阻率小于 18- 2MQcm）。
2實(shí)驗(yàn)部分
2. 1樣品采集 所有血釆自南方貧困山區(qū)某中學(xué)（初中）， 共釆集血樣品53份（正常人19份,不明病癥病人34份）。
2. 2 樣品處理 準(zhǔn)確稱取0. 5~lg樣品置于XP-1500消 化罐內(nèi)，加入5ml濃硝酸和2ml超純水，旋緊蓋后置于微波 爐內(nèi)采用程序控壓模式進(jìn)行消化。消化條件見表1。消化完 成后將消化罐置于高溫加熱器中加熱，趕除消化液中的酸。 最后將澄清的消化液傾入15ml刻度試管中，用超純水定容 至10ml,然后進(jìn)行微量元素濃度的測(cè)定■
表1微波消解條件
步驟控制最大功率 | 能暈 | 爬坡時(shí)間壓力控制最高溫度保持時(shí)間 | ||||
模式 | (W) | (min) | (psi) | (C) | (min) | |
1 壓力 | 1200 | 100 | 25 | 195 | 210 | 5 |
2.3 樣品測(cè)定 電感耦合等離子體光質(zhì)譜儀采用鐐錐， MEINHARD同心霧化器，玻璃旋流噴霧室。質(zhì)譜測(cè)定時(shí)內(nèi) 標(biāo)溶液徳導(dǎo)入采用在線加入法，即將內(nèi)標(biāo)溶液與空白、標(biāo)準(zhǔn)、 樣品分別以兩支泵管導(dǎo)入，在進(jìn)入霧化室前混合。一方面可 減少大量的配制工作，另一方面可節(jié)省內(nèi)標(biāo)物質(zhì)。工作曲線 采用單點(diǎn)校正法。其它操作條件見表2、表3。測(cè)定結(jié)果采用 方差分析進(jìn)行顯著性差異判別。
表2 ICP-MS操作條件
功率采樣深度冷卻氣輔助氣載氣流量掃描質(zhì)譜計(jì)數(shù)?(W)?(步)(L/min) (L/min) (L/min)?時(shí)間 模式
1350 75 14 1.0 0- 66 2S/元素 脈沖
表3 ICP-AES操作條件
功率 采樣深度冷卻氣 輔助氣載氣流量 io —T
II 檢測(cè)器
(W〉 (步)〈L/min) (L/min) (L/min) 時(shí)間
1350 250 14 1.0 0：66 長(zhǎng)波 5s,短波 10s C1D
3結(jié)果與討論
3.1同位素的選擇質(zhì)譜測(cè)定中，許多元素具有多個(gè)同位 素，應(yīng)按照豐度大、干擾關(guān)、靈敏度高的原則來選擇同位素。 某些同位素受到ArCl?+和C1O +的影響，應(yīng)棄去，同位素的選 擇見表4..
3.2干擾校正在ICP-MS測(cè)定中，多元素離子或加合物 離子會(huì)干擾測(cè)定，如As會(huì)受到ArCl的嚴(yán)重干擾。通過同位 素及同量異位素之間的關(guān)系的換算，推岀校正因子，將校正 因子寫入儀器校正軟件中，在測(cè)定過程中儀器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行校 正。在ICP-AES測(cè)定中，共存元素的譜線干擾釆用儀器同 步背景扣除方式，將樣品進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，觀察共存元素譜線 干擾情況，選擇背景扣除位置。
3.3血中微量元素含量 學(xué)生血中碑、鉛、硒、銳、怫、錯(cuò)、 錫、銘、徳含量見表4。結(jié)果表明，血中重金屬元素等含量 未見異常。學(xué)生血中鋁、鈣、鐵、鉀、鎂、鉉、銅、鋅含量 見表5。結(jié)果表明與正常學(xué)生相比，病人組血中鈣、鐵、鉀、 鎂、様、鋅均較正常組低，其中病人組血中鈣、鐵、鉀、鎂 含量顯著偏低(P<0??05)。鐵與鋅等微量元素均參與體內(nèi)多 種酶合成，微量元素缺乏可導(dǎo)致免疫功能下降。該學(xué)校部分[1]?在校學(xué)生患有不明原因疾病，而周圍居民未見有此病。學(xué)生 飲食單調(diào)，學(xué)生一日三養(yǎng)的主食為大米，均是各人吃自家?guī)?來的大米，另加少許當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的蘿卜、白菜。經(jīng)測(cè)試學(xué)生的飲 用水和大米完全符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)②，土壤中重金屬含量也 未見異常。該校走讀學(xué)生和經(jīng)濟(jì)條件較好的學(xué)生基本不患同 類病，而住?；疾〉膶W(xué)生每月伙食費(fèi)極低。因此推測(cè)學(xué)生由 于營養(yǎng)不良而導(dǎo)致微量元素缺失，造成免疫功能下降，從而 產(chǎn)生了不明病癥。
表4 | 血中微量元素 | (ICP-MS)測(cè)定結(jié)果(mg/kg) | ||||
質(zhì)量數(shù) | 元素 | 對(duì)照組 | (l19) | 病人組?平均值 | (” = 34) | P值 |
107 | As | 0. 15 | 0. 04 | 0. 17 | 0.03 | 0.?22 |
138 | Ba | 0. 08 | 0. 06 | 0. 11 | 0. 13 | 0. 43 |
73 | Ge | 0.019 | 0. 006 | 0.017 | 0.004 | 0.41 |
208 | Pb | 0. 10 | 0. 03 | 0. 11 | 0. 05 | 0. 54 |
121 | Sb | 0.017 | 0. 005 | 0. 017 | 0.003 | 0. 83 |
118 | Sn | 0. 15 | 0. 15 | 0. 12 | 0.06 | 0.25 |
88 | Sr | 0. 17 | 0. 03 | 0. 16 | 0.02 | 0. 28 |
78 | Se | 1. 08 | 0. 20 | 1.05 | 0. 14 | 0. 67 |
52 | Cr | 0. 07 | 0. 02 | 0.08 | 0.03 | 0. 34 |
?表5血中微量元素(ICP-AES)測(cè)定結(jié)果(mg/kg)
波長(zhǎng)(nm) | 元素 | 對(duì)照組(”=19)?平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差 | 病人組(葬=34) | P值 | ||
308. 2 | A1 | 0. 83 | 0. 58 | 0. 81 | 0. 47 | 0. 86 |
317. 9 | Ca | 169. 4 | 25. 4 | 149. 3 | 14. 7 | 0. 0006 |
259. 9 | Fe | 362 | 61 | 320 | 50 | 0. 009 |
766. 4 | K | 1409 | 166 | 1293 | 143 | 0. 01 |
285. 2 | Mg | 32.0 | 3- 3 | 29. 3 | 3- 8 | 0. 01 |
257. 6 | Mn | 0. 16 | 0.04 | 0. 16 | 0.03 | 0.5 |
213.8 | Zn | 7.74 | 0. 94 | 7. 42 | 1. 14 | 0. 30 |
324. 7 | Cu | 0. 63 | 0. 08 | 0. 63 | 0. 14 | 0. 80 |
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