光谱仪测定案例--ICP-AES和ICP—MS法测定血中微量元素
血中微量元素的测定常采用原子吸收法，原子吸收法灵 敏度虽高，但一次只能测一个元素，而且易受到机体干扰的 影响。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）可同时测 定许多元素，但若不进行富集，其检岀限无法满足血中重金 属元素含量测定的要求电感耦合等离子体质谱法（ICP- MS）测定微量元素具有谱线简单、干扰少等优点，而且ICP 一MS法可多元素同时测定、灵敏度高、动态范围宽，可直 接测试血中的重金属元素o ICP-AES和ICP-MS法均可 进行多元素同时分析，具有快速、准确等特点，可大节约分 析测试的时间，现越来越多地应用于日常分析工作。血中铅、 伸等重金属元素含量很低，而TCP-MS对大多数金属元素 具有ng/L级的检出限，无需富集处理，从而减少了环境对 样品的污染,提高了分析方法的可靠性和准确性。采用微波 加热法消解样品具有可对样品消解过程自动控制、环境影响 因素小、消解完全、快速、消化用酸用量少等优点，而且节 省人力。我们采用微波消解法处理血，根据血中元素含愼的 高低分别采用ICP-AES和ICP-MS法测定了血中微量元 素。
1仪器与试剂
1. 1仪器 电感耦合等离子体光谱质谱仪（POEMS,美国 TJA公司），Milli-Q纯水机（美国密理博公司），MARS5型微波加速反应系统（Microwave Accelerated Reaction System, 美国CEM公司）。
1.2试剂 铝、钙、铁、钾、镁、粧、锌、碑、铅、硒、帆、 禅、错、锡、锲、信、铜的各元素标准溶液均由国家标准物 质中心提供。碑、铅、硒、飢、锐、错、锡、铭、例等元素 逐级稀释成20昭/L的标准使用液，铝、钙、铁、钾、镁、様、 锌、铜等元素逐级稀释成L 0mg/L的标准使用液.酸度介质 为1% HNO30钮内标溶液为80pg/L Rh。硝酸（优质纯）。 标准溶液配制和样品制备时皆使用超纯水（电阻率小于 18- 2MQcm）。
2实验部分
2. 1样品采集 所有血釆自南方贫困山区某中学（初中）， 共釆集血样品53份（正常人19份,不明病症病人34份）。
2. 2 样品处理 准确称取0. 5~lg样品置于XP-1500消 化罐内，加入5ml浓硝酸和2ml超纯水，旋紧盖后置于微波 炉内采用程序控压模式进行消化。消化条件见表1。消化完 成后将消化罐置于高温加热器中加热，赶除消化液中的酸。 最后将澄清的消化液倾入15ml刻度试管中，用超纯水定容 至10ml,然后进行微量元素浓度的测定■
表1微波消解条件
步骤控制最大功率 | 能暈 | 爬坡时间压力控制最高温度保持时间 | ||||
模式 | (W) | (min) | (psi) | (C) | (min) | |
1 压力 | 1200 | 100 | 25 | 195 | 210 | 5 |
2.3 样品测定 电感耦合等离子体光质谱仪采用镣锥， MEINHARD同心雾化器，玻璃旋流喷雾室。质谱测定时内 标溶液徳导入采用在线加入法，即将内标溶液与空白、标准、 样品分别以两支泵管导入，在进入雾化室前混合。一方面可 减少大量的配制工作，另一方面可节省内标物质。工作曲线 采用单点校正法。其它操作条件见表2、表3。测定结果采用 方差分析进行显著性差异判别。
表2 ICP-MS操作条件
功率采样深度冷却气辅助气载气流量扫描质谱计数 (W) (步)(L/min) (L/min) (L/min) 时间 模式
1350 75 14 1.0 0- 66 2S/元素 脉冲
表3 ICP-AES操作条件
功率 采样深度冷却气 辅助气载气流量 io —T
II 检测器
(W〉 (步)〈L/min) (L/min) (L/min) 时间
1350 250 14 1.0 0：66 长波 5s,短波 10s C1D
3结果与讨论
3.1同位素的选择质谱测定中，许多元素具有多个同位 素，应按照丰度大、干扰关、灵敏度高的原则来选择同位素。 某些同位素受到ArCl +和C1O +的影响，应弃去，同位素的选 择见表4..
3.2干扰校正在ICP-MS测定中，多元素离子或加合物 离子会干扰测定，如As会受到ArCl的严重干扰。通过同位 素及同量异位素之间的关系的换算，推岀校正因子，将校正 因子写入仪器校正软件中，在测定过程中仪器会自动进行校 正。在ICP-AES测定中，共存元素的谱线干扰釆用仪器同 步背景扣除方式，将样品进行波长扫描，观察共存元素谱线 干扰情况，选择背景扣除位置。
3.3血中微量元素含量 学生血中碑、铅、硒、锐、怫、错、 锡、铭、徳含量见表4。结果表明，血中重金属元素等含量 未见异常。学生血中铝、钙、铁、钾、镁、铉、铜、锌含量 见表5。结果表明与正常学生相比，病人组血中钙、铁、钾、 镁、様、锌均较正常组低，其中病人组血中钙、铁、钾、镁 含量显著偏低(P<0・ 05)。铁与锌等微量元素均参与体内多 种酶合成，微量元素缺乏可导致免疫功能下降。该学校部分[1] 在校学生患有不明原因疾病，而周围居民未见有此病。学生 饮食单调，学生一日三養的主食为大米，均是各人吃自家带 来的大米，另加少许当地产的萝卜、白菜。经测试学生的饮 用水和大米完全符合国家卫生标准②，土壤中重金属含量也 未见异常。该校走读学生和经济条件较好的学生基本不患同 类病，而住校患病的学生每月伙食费极低。因此推测学生由 于营养不良而导致微量元素缺失，造成免疫功能下降，从而 产生了不明病症。
表4 | 血中微量元素 | (ICP-MS)测定结果(mg/kg) | ||||
质量数 | 元素 | 对照组 | (l19) | 病人组 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)测定结果(mg/kg)
波长(nm) | 元素 | 对照组(”=19) 平均值标准偏差 | 病人组(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 |
