滤纸制样–X 射线荧光光谱法同时测定血液中7 种微量元素

王西

(中陕核工业集团综合分析测试有限公司，西安 710025)

血液中微量元素一般包括钙、镁、铁、钾、钠等。血液中微量元素含量及代谢与人体健康密切相关，含量过多、不足或不平衡均会不同程度地导致人体生理的异常或疾病的发生［1–3］，因此测定血液中微量元素含量具有重要意义。目前测定血液中微量元素的方法主要有电感耦合等离子体发射光谱法［4–5］、电感耦合等离子体质谱法［6–8］、原子吸收法等［9–10］。血样中含有较多的有机物，稀释后测定容易堵塞进样系统，且干扰严重。因此上述方法均需要对血液样品进行消解后测定，消解过程繁琐，且严重污染环境。X 射线荧光光谱(XRF)法具有制样简单、自动化程度高、检测结果稳定等特点，已广泛应用于地质、冶金、矿山、环保、建材等领域［11–14］。该方法不需要消解样品，通过简单的方法制备样品，使样品具有光滑的表面，元素分布均匀，从而消除颗粒度效应及基体效应。常用的制样方法主要有粉末压片法、熔融法、合金块样、滤纸法［13–16］等。目前采用X 射线荧光光谱法同时测定血液中钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜7 种微量元素还未见文献报道，笔者针对血液的特点，采用滤纸制样，建立了X 射线荧光光谱测定血液中7 种微量元素的方法，该方法不需要对样品进行消解处理，血液用量少，分析速度快，结果准确，环保，具有广阔的应用前景。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

波长色散X射线荧光光谱仪： ZSXprimusⅡ型，端窗铑靶X 射线管(4 kW)，30 μm 超薄铍窗，最大工作电压为60 kV，最大工作电流为150 mA，视野光栏为30 mm，日本理学公司；

粉末压样机：BP–1 型，丹东北方科学仪器有限公司；

微量移液器：10～100 μL，美国赛默飞世尔科技有限公司；

分析天平：BSA124S–CW 型，感量为0.1 mg，德国赛多利斯科学仪器有限公司；

马弗炉：SGM28811 型，温度范围为0～1 400℃，洛阳市西格马仪器制造有限公司；

氯化钠、氯化钾、三氧化二铁：光谱纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；

氧化镁、碳酸钙：光谱纯，西陇化工股份有限 公司；

X 荧光专用滤纸：25 mm，日本理学公司；

硝酸、淀粉、盐酸：优级纯，成都科隆化学品有限公司；

24 种金属元素混合标准溶液：其中锌、铜的质量浓度均为100 mg／L，基质为2.5 mol／L 硝酸和微量盐酸，编号为GSB04–1767–2004，国家标准物质研究中心；

实验用水为超纯水。

1.2 仪器工作条件

X 射线荧光光谱仪的工作条件见表1。

1.3 溶液配制

钠标准溶液：5 000 mg／L，将氯化钠置于马弗炉中于500～600℃温度下焙烧1 h，冷却至室温后准确称取1.271 7 g，加入超纯水溶解，溶液转移至100mL 容量瓶中，以超纯水定容至标线，摇匀。

表1 仪器工作条件

钾标准溶液：5 000 mg／L，将氯化钾置于马弗炉中于500～600℃温度下焙烧1 h，冷却至室温后准确称取0.955 9 g，加入超纯水溶解，溶液转移至100 mL 容量瓶中，以超纯水定容至标线，摇匀。

镁标准溶液：5 000 mg／L，将氧化镁置于马弗炉中于800℃温度下焙烧至恒重，冷却至室温后准确称取0.833 3 g 于烧杯中，加入10%盐酸溶液加热溶解，溶液转移至100 mL 容量瓶中，用10%盐酸溶液定容至标线，摇匀。

钙标准溶液：5 000 mg／L，将碳酸钙置于烘箱中于110℃温度下干燥2 h，准确称取1.250 0 g 于烧杯中，加入10%盐酸溶液加热溶解，溶液转移至100 mL 容量瓶中，用10%盐酸溶液定容至标线，摇匀。

铁标准溶液：5 000 mg／L，将三氧化二铁置于烘箱中于110℃温度下干燥2 h，准确称取1.428 6 g于烧杯中，加入10%盐酸加热溶解，溶液转移至100 mL 容量瓶中，用10%盐酸溶液定容至标线，摇匀。

锌、铜混合标准溶液：50 mg／L，移取24 种金属元素混合标准溶液25 mL，置于50 mL 容量瓶中，用5%盐酸溶液定容至标线，摇匀。

钾、钠、钙、镁、铁混合标准溶液：2 500 mg／L，分别移取25 mL 钾、钠、钙、镁、铁标准溶液于200 mL 烧杯中，置于电热板上于100℃温度下加热浓缩，然后转入50 mL 容量瓶中，用5%盐酸溶液定容至标线，摇匀。

系列钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜混合标准工作溶液：分别移取锌、铜混合标准溶液0.0，0.25，0.5，2.5，5.0，10.0，25 mL，钠、钾、钙、镁、铁混合标准溶液0.0，0.10，0.5，1.0，5.0，10.0，20.0 mL，分别置于7 只100 mL 烧杯中，置于电热板上于100℃温度下加热浓缩，然后分别转入25 mL 容量瓶中，用5%盐酸溶液定容至标线，摇匀，配制成锌、铜的质量浓度均分别为0.0，0.5，1.0，5.0，10，20，50 mg／L，钠、钾、钙、镁、铁的质量浓度均分别为0.0，10，50，100，500，1 000，2 000 mg／L 的系列混合标准工作溶液。零点为5%盐酸的超纯水溶液。

1.4 样品制备

1.4.1 底托制备

称取约4.0 g 淀粉，置于压样模具中，在40 MPa压力下压制10 s，成型出模后置于干燥器中备用。

1.4.2 样片制备

将直径为25 mm 的慢速滤纸置于样品底托片上，准确滴加50 μL 血液样品于滤纸上，放入烘箱中，于50℃温度下烘干30 min，将滤纸置于淀粉样品底托中央，以40 MPa 的压力压制30 s，压制成待测样品。同法制备空白样品。

1.4.3 标准样品制备

按1.4.2 样品制备方法，将1.3 中的系列钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜混合标准工作溶液制备成系列标准样品，待测。

2 结果与讨论

2.1 样品制备

样品制备是XRF 分析的关键，在滤纸上滴加血液样品后，滤纸片凹凸不平，且在高温条件(大于50℃)下，滤纸片变得干硬松脆，无法与淀粉环压制成型，试验结果表明，在50℃条件下烘干，在40 MPa 压力下压制30 s，所得待测样片表面光滑平整，测定结果重现性好，满足测定要求。

2.2 滤纸直径和光栏大小选择

将定量溶液滴到滤纸上时，溶液在滤纸上扩散方向和程度的一致性存在较大差异，当滤纸直径大于光栏时，这种差异会导致测定结果失真。因此，选择直径为25 mm 的滤纸片，小于仪器选用的30 mm光栏，使得溶液的扩散方向受到限制，保证了测定值仅与待测指标绝对量有关，与分布的均匀性无关，从而消除了由于溶液在滤纸水平方向扩散不一致导致的偏差。

2.3 溶液体积选择

在滤纸上分别滴加20，30，40，50，60，70 μL 样品溶液，观察溶液扩散效果。结果表明，当滴加溶液体积大于50 μL 时，由于滤纸有限的吸附能力导致溶液向滤纸环中扩散，无法保证测定值与总量一致，故选用50 μL 血液溶液为最优滴加体积。

2.4 内标影响

在分析试样厚度小于元素分析线的有效分析厚度时，测得的X 射线荧光强度应与滤纸上待测元素的绝对含量有关；但每个元素的有效分析厚度不同，而且滤纸厚度和滤纸对液体的扩散程度也不完全一致。为了提高测定结果的准确性，采用Co 作为内标对其进行校正，测定结果见表2。由表2可知，采用内标校正时测定结果的精密度明显优于无内标校正的测定结果。

表2 加内标与不加内标测定结果

2.5 线性方程与检出限

在1.2 仪器工作条件下，分别对1.4.3 中的系列标准样品进行测定，以各元素的质量浓度(x)为横坐标，以待测元素与内标钴元素荧光强度比值(y)为纵坐标，绘制校准曲线，计算线性方程和相关系数。在1.2 仪器工作条件下，对11 个空白样品进行测定，计算标准偏差，以3 倍标准偏差对应的待测元素浓度作为方法检出限。各元素的线性范围、线性方程、相关系数及检出限见表3。

表3 线性范围、线性方程、相关系数及检出限

由表3 可知，7 种元素在各自的质量浓度范围内线性关系良好，相关系数均大于0.999，各元素检出限为0.17～6.02 mg／L，满足测定要求。

2.6 精密度试验

按照1.4 样品制备方法，对某体检中心编号为XY–1，XY–2，XY–3 的3 个血液样品分别平行制备5 份待测样品，在1.2 仪器工作条件下进行测定，计算测定结果的相对标准偏差，并与常规分析法测定结果进行对比，结果见表4。由表4 可知，各元素测定结果相对标准偏差为0.58%～4.96%，表明该方法精密度良好，并且各元素测定结果与常规分析法测定结果基本一致，满足测定要求。

表4 精密度试验结果

2.7 加标回收试验

移取编号为XY–1，XY–2，XY–3 的3 个血液样品各5.00 mL，置于10 mL 容量瓶中，分别加入1.3中的钠、钾标准溶液1.00 mL，钙、镁标准溶液0.05 mL，铁标准溶液0.50 mL，铜、锌混合标准溶液0.50 mL，用5%盐酸溶液定容至标线，摇匀，按1.4 方法制备加标样品，在1.2 仪器工作条件下分别进行测定，各元素加标量及测定结果见表5。由表5 可知，样品加标回收率为91.4%～107.0%，表明该方法具有较高的准确度，满足分析要求。

3 结语

建立了X 射线荧光光谱同时测定血液中7 种微量元素的方法。针对血液的特点，利用滤纸制样，规避了血液常规分析法繁琐的消解过程。该方法制样简单，元素分布均匀，无颗粒度效应，无酸气挥发，各元素测定结果的准确度及精密度均达到了分析要求，且绿色环保，适用于血液中微量元素的快速测定。

表5 加标回收试验结果