氢化物发生

氢化物发生——原子荧光光谱法测定尿中锑的方法研究

张裕曾　陈卫红　刘建明　刘克俭　郑　丹

（华中科技大学同济医学院公共卫生学院，湖北武汉430030）

摘　要：以盐酸溶液为载液；双氧水-浓硝酸-硝酸镍溶液为消化体系；硫脲-碘化钾溶液、硼氢化钾-氢氧化钾溶液为还原体系，应用原子荧光光谱仪对尿中锑进行测定，研究“氢化物发生—原子荧光光谱法测定尿中锑”的方法。该方法在0～20μg/L范围内，回归方程为y＝445.62x-75.479，R＝0.999 5，检出限为0.141μg/L，精密度测定相对标准偏差为0.08%～0.27%，加标回收率测定为96.26%～103.20%。该方法消除了温度对样品处理的影响，简便、快速、干扰少、灵敏度高，有较高的实用价值，值得推广。

关键词：原子荧光光谱法　尿锑　硝酸镍

锑是一种银白色的金属，在工农业生产中应用广泛。随着锑及其他化合物的使用日益增多，锑对人群的危害也逐渐引起人们的重视。进入人体的锑主要由尿液排出，约占总排出量的60%。因此，测定尿样中锑含量对诊断锑中毒和观察锑中毒疗效具有重要意义。然而尿锑的测定方法则少见报道，其相关标准方法尚为空白，因而采用原子荧光光谱仪对尿中锑的分析方法进行研究，首次引入硝酸镍作为消化辅助剂消除温度对样品处理的影响，解决样品在消化过程中锑挥发损失的难题，对检测过程中的各个条件进行优化，建立尿中锑的氢化物发生原子荧光光谱法分析方法。

1　材料与方法

1.1　仪器与试剂

AFS-930型双道原子荧光光度仪（北京吉天仪器有限公司），附带专用锑编码空心阴极灯及顺序注射自动进样系统；EH35B型微控数显电热板（北京莱伯泰科仪器有限公司）；实验用水为重蒸馏水，所用玻璃仪器及塑胶管均用50%盐酸溶液和10%硝酸溶液各浸泡24小时，最后用蒸馏水冲洗、晾干备用；硝酸，GR；盐酸，GR；双氧水（30%），AR；硝酸镍溶液，12.5g/L；盐酸溶液，5%（V/V）；硼氢化钾溶液，10g/L；用3g/L的氢氧化钾溶液配制；硫脲（20g/L）-碘化钾（50g/L）混合液；锑标准储备液，0.1mg/mL（由国家标准物质研究中心提供），锑标准应用液（1mg/L）：精确吸取0.25mL锑的标准储备液于25mL容量瓶中定容，备用；基体尿液（正常人混合尿液）。

1.2　仪器的工作条件

灯电流为80mA，负高压为270V，原子化器温度为200℃，原子化器高度为8mm，载气为氩气，载气流量为400mL/min，屏蔽气流量为800mL/min，测量方式为峰面积。

1.3　分析步骤

（1）样品的采集、保存：用聚乙烯塑料瓶收集尿样，测定比重后，尽快处理样品，测定尿锑含量，如无法立即进行尿锑测定，则低温保存。

（2）样品处理：充分摇匀样品，取1mL尿样于锥形瓶中，依次加入2mL的12.5g/L的硝酸镍溶液，3mL的30%双氧水，5mL浓硝酸，摇匀，静置15min，于温控电热板270℃消化至近干，冷却后加入0.5mL浓盐酸，3mL的20g/L硫脲-碘化钾溶液，转移至10mL比色管中，用蒸馏水定容至10mL。混匀，静置15min待测。用同样的方法做一个基体尿样空白。

（3）标准曲线的绘制：准确吸取锑的标准应用液200μL于锥形瓶中，加入1mL的基体尿样，余下步骤与样品处理一样。用消化的尿样空白作为标准空白，预先设置好浓度梯度：1μg/L、5μg/L、10μg/L、15μg/L、20μg/L，由仪器自动配制标准曲线。

（4）样品的测定：用测定锑标准曲线的操作条件，测定样品管中的样品，由标准曲线查得（或直接得出）样品中锑的含量。

1.4　计算

（1）按式（1）计算尿样换算成标准比重（1.020）下的浓度校正系数K。

式中：d为实测比重。

（2）按式（2）计算尿中锑的浓度。

式中：C为尿中锑的浓度，μg/L；c为仪器测得的样品中锑的浓度，μg/L；F为样品稀释倍数。

2　结果与讨论

2.1　仪器条件的选择

固定其他实验条件，分别对仪器的各项条件进行测试。试验表明，随着负高压和灯电流的增大，锑的荧光强度随之增大，但较高的灯电流会缩短空心阴极灯的使用寿命，而较高的负高压又使背景值增大，因此本方法选择灯电流为80mA，负高压为270V。对载气流量在300～1 000mL/min范围内进行了选择，结果表明，过高的载气流量会稀释了氢化物的浓度，使荧光强度变小；过低的流量则难以迅速将氢化物带入石英炉。本试验载气流量选择为400mL/min。原子化器高度的选择：从试验中可以看出（图1），测定的灵敏度随观测高度增加而减小，观测高度太低时，石英炉的散射光将造成很高的背景读数，使噪声增加；原子化器高度过高又会导致灵敏度下降，故本实验选择原子化器高度为8mm。

图1　原子化器高度对荧光强度的影响

2.2　样品预处理过程中相关条件的选择

反复实验发现，无论是调节消化温度，还是优化氧化剂的用量，锑在消化过程中都会有损失，严重影响测定结果的准确性。有关的文献表明，在应用石墨炉原子吸收光谱法检测待测锑时可加入镍、钯等基体改进剂以提高待测元素的灰化温度，避免损失。本研究将硝酸镍、氯化钯作为消化辅助剂引入样品处理，经实验对比，发现硝酸镍对提高消化温度避免锑的损失有显著效果，因而选择硝酸镍作为消化辅助剂进行深入研究，并对相关条件进行优化选择。

1.消化温度的选择

有文献表明，在研究原子荧光光谱法测定尿中锑时，为了避免锑的化合物在消化过程中挥发影响测定结果的准确性，多采用低温消化，这样一来样品的预处理过程较长，且本实验重复低温消化（分别取100μL锑应用液于5只锥形瓶，加入1mL基体尿，加入3mL的H2O₂，4.5mL的HNO₃静置3h，于温控电热板100℃加热处理30min，然后在110℃赶酸，定容至10mL。以未消化10μg/L的标准曲线测定相应浓度）。结果表明消化效果不理想（表1）。样品中加入消化辅助剂硝酸镍溶液后再进行消化，温度造成锑损失的影响得到解决，综合缩短消化时间等因素，经反复试验，消化温度为270℃时效果最好，本实验选择消化温度为270℃。表2为消化温度为270℃时加入消化辅助剂硝酸镍溶液后再进行消化所得结果。

表1　低温消化测定结果

表2　不同体积的硝酸镍溶液对测定结果的影响

2.消化试剂的选择

本实验分别用高氯酸—浓硝酸组合（2mL浓硝酸，0.5mL高氯酸）、双氧水—浓硝酸组合对样品消化，实验表明双氧水—浓硝酸组合效果好。用不同体积比例的浓硝酸和双氧水组合对样品进行消化，结果显示，3mL双氧水（30%）—5mL浓硝酸组合的消化效果是最好的。本实验选择3mL双氧水（30%）—5mL浓硝酸组合为消化试剂。

3.消化辅助试剂的选择

以30μg/L的锑应用液（未消化）做标准曲线，分别取100μL、200μL锑应用液于锥形瓶（消化后测定的实际浓度应为10μg/L、20μg/L），各加入1mL基体尿，每个浓度各做7个平行样，分别加入不同体积12.5g/L的硝酸镍溶液。其他步骤同样品处理，进行测定。结果显示（表2），当加入12.5g/L硝酸镍溶液体积为2.0～3.0mL时，荧光值最大，且和实际浓度几乎一致。选择2.0mL的12.5g/L硝酸镍溶液作为消化辅助试剂。

2.3　盐酸溶液浓度的选择

保持其他实验条件不变，用10μg/L的锑标准溶液对盐酸溶液的浓度在1%～12%范围内进行调节，结果表明（图2），盐酸溶液的浓度在1%～10%范围内变化时荧光强度的变化不大，综合考虑其他因素，本实验选择5%的盐酸溶液。

图2　盐酸浓度对锑测定的影响

2.4　硫脲-碘化钾溶液浓度的选择

1.硫脲溶液浓度的选择

保持其他实验条件不变，碘化钾溶液浓度为50g/L时，取100μL锑应用液于锥形瓶（消化后测定的理论浓度为10μg/L），加入1mL基体尿，2mL的12.5g/L硝酸镍溶液，3mL双氧水，5mL浓硝酸，混匀，静置15min，于温控电热板270℃消化至近干，对硫脲的浓度在10～50g/L的范围内进行选择。结果显示（图3），当硫脲的浓度为20μg/L时，荧光强度较大，所以本实验选择20μg/L的硫脲溶液。

图3　硫脲浓度对锑测定的影响

2.碘化钾溶液浓度的选择

保持其他实验条件不变，硫脲溶液的浓度为20g/L时，对碘化钾溶液的浓度在10～50g/L范围内进行选择。结果显示（表3），碘化钾溶液浓度为10g/L时荧光强度最大。本实验选择10g/L的碘化钾溶液。

表3　碘化钾溶液浓度的选择

2.5　硼氢化钾溶液和氢氧化钾溶液浓度的选择

1.氢氧化钾溶液浓度的选择

由于硼氢化钾水溶液的稳定性较差，必须加入一定量的氢氧化钾以提高其稳定性。保持其他实验条件不变，硼氢化钾溶液的浓度为10μg/L时，对氢氧化钾溶液的浓度在1～10g/L范围内进行选择。结果显示（图4），氢氧化钾溶液浓度为3g/L时荧光强度最大。本实验选择3g/L的氢氧化钾溶液。

图4　氢氧化钾溶液浓度对锑测定的影响

2.硼氢化钾溶液浓度的选择

保持其他实验条件不变，氢氧化钾溶液的浓度为3g/L时，对硼氢化钾溶液的浓度在5～30g/L的范围内进行选择。结果显示（图5）硼氢化钾溶液浓度为10g/L时荧光强度最大且最稳定，浓度越高，硼氢化钾与酸的反应越剧烈，产生过多的氢气使方法灵敏度降低。故本实验选择10g/L的硼氢化钾溶液。

图5　硼氢化钾溶液浓度对锑测定的影响

2.6　线性范围及检测限

取已配好的锑标准系列，按标准工作曲线绘制的方法进行测定，以测定的荧光值与其对应的浓度作回归处理，在0～20μg/L范围内，回归方程为y＝445.62x-75.479，R＝0.999 5。检出限以测定样品空白10次测定值的3倍标准差表示为0.011μg/L，最低检测浓度为0.108μg/L。

2.7　精密度

取低、中、高浓度三组样品，每组六管，以测定的浓度值统计相对标准偏差，得出相对标准偏差分别为0.26%、0.08%、0.27%，均符合规范要求（表4）。

表4　精密度测定结果

2.8　准确度

取低、中、高浓度三组样品，每组六管，分别加入不同浓度锑标准应用液，进行测定，得相应锑加标回收率为96.26%～103.20%（表5）。

表5　加标回收率测定结果

2.9　共存元素的干扰及消除

参照“人工模拟尿”配方及国外报道的人体尿液中元素含量，选择尿样中与被测物共存的物质及可能存在干扰的物质进行实验。结果表明，“人工模拟尿”对尿锑的测定无干扰；在不加掩蔽剂的情况下Cr^6＋、Ni ^2＋、Fe^3＋、Se^3＋等元素的干扰严重；Mg^2＋、Cu^2＋、Ca^2＋、Mn^2＋等元素有轻、中度干扰；同时，由于样品中锑存在＋3和＋5两种价态，这两价态的锑不能同时生成氢化物，存在价态干扰。本实验选择金属掩蔽剂硫脲和预还原剂碘化钾联用以消除共存离子干扰和价态干扰。实验表明，终浓度为20g/L硫脲-50g/L碘化钾溶液体系能完全消除干扰。

2.10　存放实验

取接触者混合尿样，制备一个新鲜的合并样品，分成四组，每组4个，分别于室温、普通冰箱（4℃）、冷冻室（-8℃）、低温冰箱（-20℃）保存。于当天、第3天、第7天、第14天各分析一组。各组均值与当天分析的均值比较，相对偏差在10%以内认为可保存。本实验选择中等浓度的尿样进行存放实验。实验结果表明（表6），尿样于室温（18～20℃）、4℃、-8℃、-20℃的测定结果都符合要求，均能进行保存。

表6　存放实验结果

2.11　现场应用

应用本法对24份无锑接触史的尿样进行尿中锑的测定，得出尿中锑含量均值为0.738μg/L；对广西某冶炼厂所采的30名锑接触者的尿样进行测定，得出锑接触者尿中总锑含量均值为20.525μg/L。经检验p＜0.000 1，有统计学意义。

采用盐酸溶液为载液；双氧水-浓硝酸-硝酸镍溶液为消化体系；硫脲-碘化钾溶液、硼氢化钾-氢氧化钾溶液为还原体系，应用930型双道原子荧光光谱仪建立了尿中锑测定方法。按照有关研制生物样品监测检验方法指南的要求对仪器的各项条件、样品处理方式和方法的性能指标等进行了系统研究，结果表明，该方法具有灵敏、稳定、准确、操作简便快速等优点，而且实用性强，具有推广价值。

参考文献

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