石墨炉原子吸收光谱法快速测定血液中铅和镉

2021-05-25魏洪敏

中国无机分析化学 2021年3期

魏洪敏

(北京海光仪器有限公司，北京 101312)

前言

铅、镉污染有职业接触和生活接触，主要通过呼吸道和消化道进入人体并产生毒害。铅被美国政府和工业卫生委员会列为动物致癌物，镉被国际癌症研究署和美国国家毒理学计划归类为人类致癌物[1-2]。铅对呼吸和消化系统、免疫系统、神经内分泌、生殖功能、泌尿系统、造血系统、发育系统都有一定程度的影响。镉可引起肾功能损伤、骨密度降低、钙排泄增加及生殖毒性及癌症等。铅对人类和动物健康威胁越来越大，特别是对儿童大脑的损伤[3]。有研究表明，血铅、镉含量大于100 μg/L时，儿童的正常发育及健康将受到严重的影响[4]；血铅浓度大约是40 μg/100mL时，就可能发生血红蛋白的减少而造成贫血，重症患者可出现心悸、气短、乏力等症状[5]。

血中铅、镉会直接反映出近期接触铅的水平，已有多篇文献报道过血液中铅、镉的测定方法。韩宝华等[6]应用氢化物发生-原子荧光光谱法测定了人血液中铅、砷、汞、镉；林立等[7]应用电感耦合等离子体质谱法直接分析全血中的铅和镉；杨巧珍等[3]应用恒温消解-石墨炉原子吸收光谱法测定微量血液中的铅和镉；仲立新等[8]深入地研究了石墨炉法在血尿中铅测定过程中的质量控制问题；温贤运[5]研究了胶体钯化学改进剂在石墨炉原子吸收光谱法测定血中铅的实际效果。另外，2019年1月1日实施的GBZ/T 316.1—2018(血中铅的测定)和GBZ/T 317.1—2018(血中镉的测定)，均是采用的石墨炉原子吸收光谱法。

石墨炉原子吸收光谱法因仪器成本低、所需样品量少、检出限较低，是血液微量铅、镉分析的首选方法。本文使用酸脱蛋白-石墨炉原子吸收光谱法，对血液中的铅、镉进行了分析测定。对线性范围、加标回收率、精密度等指标进行测试，冻干牛血铅、镉成分分析标准物质的测定结果在证书要求的不确定度范围内。该方法简便快捷，样品无需消解，脱蛋白后直接进行测定，该方法适用于职业接触人员血中铅、镉的测定。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

GGX-920塞曼石墨炉原子吸收分光光度计(北京海光仪器有限公司)，SK-1快速混匀器(常州国华电器有限公司)，TGL-20B高速台式离心机(上海安亭科学仪器厂)，UPW-20N超纯水机(北京历元电子仪器有限公司)，铅、镉元素空心阴极灯(北京有色金属研究总院)。

硝酸(优级纯，ρ20=1.42 g/mL，国药集团化学试剂有限公司)，硝酸溶液(1%、3%、5%、8%、10%，均为体积分数)，肝素钠抗凝牛血(100 mL，南京森贝伽生物科技有限公司)，冻干牛血铅、镉成分分析标准物质(GBW09139k、GBW09140k，中国疾病与预防控制中心，职业卫生与中毒控制所)，铅单元素标准储备溶液(1 000 μg/mL，国家标准物质中心)，镉单元素标准储备溶液(100 μg/mL，国家标准物质中心)。

1.2 实验方法

1.2.1 样品采集与制备

依据GBZ/T 295采样，采集静脉血置于肝素钠真空采血管中，混匀，并于4 ℃ 冰箱内保存。用采血针抽取2.0 mL去离子水，置于肝素钠真空采血管中，作为样品空白。将采集后的样品和样品空白置于清洁容器中冷藏运输，测定前将血样彻底摇匀。

关于冻干牛血铅、镉标准物质的处理，按照证书要求加入纯水，放置、加盖混匀、备用。用后加盖密封，用完立即放入冰箱冷冻保存，再次使用时，需解冻至室温，混匀后再用。

1.2.2 工作曲线的配制

用硝酸(1%)将铅标准储备溶液稀释为50 μg/mL铅标准应用溶液，镉标准溶液稀释为1.0 μg/mL镉标准应用溶液。另取6只10 mL比色管，编号为1—6号，分别取一定体积的铅、镉标准应用溶液，用硝酸(1%)配成铅、镉混合标准溶液系列，其中铅含量分别为0、1.25、2.50、5.00、10.00、12.50 μg/mL，镉含量分别为0、25.0、50.0、100.0、200.0、300.0 μg/L。再取6只10 mL比色管，编号为11—16号，分别加入标准混合溶液系列0.40 mL，再用肝素钠抗凝牛血定容。配制成铅浓度为0、50、100、200、400、500 μg/L，镉浓度为0、1.0、2.0、4.0、8.0、12.0 μg/L的血中铅镉混合工作曲线系列。

1.2.3 样品处理

分别取工作曲线系列溶液0.15 mL于1.5 mL具塞聚乙烯离心管内，各管加入0.60 mL硝酸(5%)溶液，立即盖好盖子，强力振摇，然后在旋涡混合器上振摇5 min，再以10 000 r/min速度离心5 min，取上清液上机测定。

将冷冻血样和样品空白取出，恢复到实验室温度，用同样的步骤处理待测样品和试剂空白。

1.2.4 原子吸收光谱工作条件

GGX-920原子吸收光谱测定Pb的工作条件为：波长283.32 nm，灯电流10 mA，狭缝0.2 nm，读数方式为峰面积，积分时间为2 s，采用Zeeman扣背景方式，自动进样，进样量为20 μL；GGX-920原子吸收光谱测定Cd的条件设置为：波长228.88 nm，灯电流10 mA，狭缝0.4 nm，读数方式为峰面积，积分时间为2 s，采用Zeeman扣背景方式，自动进样，进样量为20 μL。石墨炉的程序升温条件见表1。

表1 石墨炉程序升温参数Table 1 Temperature programmed parameters of graphite furnace

2 结果与讨论

2.1 样品前处理条件的选择

2.1.1 硝酸浓度的选择

酸消解处理血液样品的案例很多，消解过程要使用大量的酸，消解步骤要复杂一些，耗费的时间也要长，而且还存在引入铅和镉污染的问题。本实验采用硝酸(5%)溶液直接将血液脱蛋白处理的方式，样品经脱蛋白后相当于被稀释了5倍，降低了空白本底值，简化了样品处理步骤。

实验分别采用浓度为1%、3%、5%、8%和10%的硝酸来对血液样品进行脱蛋白处理。结果表明，硝酸浓度为1%和3%时，血液样品沉淀量少且离心后分层不完全。这可能会造成进样器吸样不畅，或污染进样针而出现“挂液”现象，从而影响测定的准确度和精密度；当硝酸浓度为8%和10%时，实际操作中血液容易凝结成块，包裹在血块中的样品可能会提取不完全，且酸度太高也会降低石墨管使用寿命。故选择5%硝酸溶液处理血液样品，这也与文献报道的结果一致[5，8]。

2.1.2 离心条件的选择

为了使样品中沉降的蛋白质与水相完全分离，离心步骤是必要的。结合标准，离心速度直接选用了10 000 r/min，实验研究了5～10 min的离心时间对待测元素的影响。结果发现，两相的分离效果并未随着时间的延长而改善。同时，铅和镉元素的测定信号也并未随着离心时间的延长而增大。因此，样品离心5 min后，直接取上清液上机测定。

2.2 工作曲线、检出限实验

血液中Pb、Cd工作曲线的线性关系良好，相关系数均大于0.999。对空白溶液进行11次测定，用测定结果的3倍标准偏差值，除以工作曲线斜率，即可得到各元素测定的方法检出限。铅的方法检出限为4.32 μg/L，镉的方法检出限为0.27 μg/L。分别重复7次测定工作曲线中铅含量为200 μg/L的溶液和镉含量为4 μg/L的溶液，计算得到峰面积的相对标准偏差。具体数据见表2。