微波消解ICP/AES標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定骨中金屬毒物

吳玉紅張 朋王 丹

（1 重慶警官職業(yè)學(xué)院 重慶 401331；2 重慶市公安局禁毒總隊(duì) 重慶 400000；3 中國(guó)刑警學(xué)院 遼寧 沈陽(yáng) 110035）

微波消解ICP/AES標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定骨中金屬毒物

吳玉紅1張 朋2王 丹3

（1 重慶警官職業(yè)學(xué)院 重慶 401331；2 重慶市公安局禁毒總隊(duì) 重慶 400000；3 中國(guó)刑警學(xué)院 遼寧 沈陽(yáng) 110035）

建立微波消解ICP/AES測(cè)定骨骼中As、Ba、Pb、Cd、Cr、Zn、Sb等金屬毒物的方法。采用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量分析。骨骼中As、Ba、Pb、Cd、Cr、Zn、Sb回收率在96.5%～103.5%之間；檢出限小于5.5ng/mL，測(cè)定結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)人發(fā)和牛肝數(shù)據(jù)測(cè)定值基本一致。該方法回收率高、檢測(cè)限低、能多元素同時(shí)測(cè)定，可以用于骨骼中金屬元素的檢測(cè)。

法醫(yī)毒物分析 金屬毒物 微波消解 ICP/AES 標(biāo)準(zhǔn)加入法 骨骼

金屬毒物中毒檢驗(yàn)在毒物檢驗(yàn)案中較常遇到。金屬毒物易蓄積于骨中，骨中含量較高，同時(shí)對(duì)于尸體已經(jīng)火化的案件，骨灰是唯一的檢材，骨灰中金屬毒物損失較少，能反映人體中毒情況，具有非常實(shí)用的價(jià)值。目前對(duì)于金屬毒物的檢測(cè)，國(guó)內(nèi)主要采用化學(xué)分析方法和原子吸收光譜法。化學(xué)分析方法，僅能檢測(cè)胃內(nèi)容等體外檢材，靈敏度較低；原子吸收光譜法，重現(xiàn)性較差，尤其檢測(cè)砷和汞。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP／AES）是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種分析技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)便快速、靈敏度和穩(wěn)定性高、重現(xiàn)性好、線性范圍較寬、能多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外采用ICP／AES法測(cè)定生物檢材中金屬毒物的報(bào)道較少，本研究旨在建立標(biāo)準(zhǔn)加入ICP／AES分析法，并將其用于骨骼及骨灰中金屬毒物的檢測(cè)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與工作條件

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（Leeman ABS公司，產(chǎn)地美國(guó)）。功率1.1kw，載氣壓力0.28Mpa，冷卻氣流量19L/min，輔助氣流量0.8L/min，泵速1.7mL/min，霧化氣壓力344.5Kpa，實(shí)測(cè)流速2.6mL/min，觀測(cè)位置自動(dòng)優(yōu)化。微波消解器MARSS5（Cem mark5公司，產(chǎn)地美國(guó)）。

1.2 試劑和材料

標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：砷（As）、鋅（Zn）、鉛（Pb）、鋇（Ba）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、銻（Sb）單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，濃度均為100.0μg/mL，由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供，置于冰箱中冷藏保存。臨用時(shí)用2%的硝酸稀釋成一定濃度的單一元素標(biāo)準(zhǔn)溶液和混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。

骨骼：購(gòu)置于市場(chǎng)的新鮮豬骨，粉碎后放入坩堝中，在通風(fēng)櫥中于石棉網(wǎng)上小火燒烤至基本無(wú)煙冒出，骨呈灰色，進(jìn)一步將其碾成粉末，干燥器中保存。

已標(biāo)明元素標(biāo)準(zhǔn)含量的人發(fā)（GBW 09101）及牛肝（GBW(E)080193）：國(guó)家人發(fā)成份分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供。

1.3 消解方法

準(zhǔn)確取0.2g骨粉末于聚四氟乙烯消解管中，加入3.0mL濃硝酸和0.5mL雙氧水，適度的旋緊管蓋，按以下程序進(jìn)行消解：最大功率1200W，50%功率利用率，以5min升至120℃（保持10min）/5min升至140℃（保持10min）/5min升至160℃（保持10min）/5min升至200℃（保持30min）。待消解結(jié)束后，冷卻1.5h，打開消解管，放進(jìn)內(nèi)溫150℃加熱器中揮酸至0.5mL。取出消解管，待自然冷卻后，用2%硝酸定容至10.0mL，然后用0.45μm親水性濾頭過濾，待檢。

1.4 ICP/AES標(biāo)準(zhǔn)加入測(cè)定方法

取平行消解后骨骼樣本6份，其中1份采用ICP/AES定量分析法，以儀器自定通用標(biāo)準(zhǔn)曲線法粗略測(cè)定骨中金屬毒物的含量C粗略值。另外5份，加入不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用2%硝酸定容，制成濃度范圍為C粗略值50%～150%之間的系列標(biāo)準(zhǔn)添加樣本；分別采用ICP/AES定量分析法測(cè)定系列加標(biāo)樣品溶液中各元素的發(fā)射光譜強(qiáng)度；以濃度為橫坐標(biāo)，扣除試劑空白的光譜強(qiáng)度為縱坐標(biāo)繪制曲線，外推曲線與橫坐標(biāo)相交的絕對(duì)值即為所測(cè)樣品中各種元素的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解方法考查

2.1.1 消解條件

準(zhǔn)確取0.2g骨粉末，按上述程序消解。采用調(diào)節(jié)終溫保持時(shí)間均為5min和采用調(diào)節(jié)終溫為200℃時(shí)保持時(shí)間為10min，其余均為5min時(shí)，樣本消解不完全，液體混濁或呈不同程度的黃色；將終溫保持時(shí)間均延長(zhǎng)為10min時(shí)，狀態(tài)不穩(wěn)定，呈淺黃色，回收率不穩(wěn)定；將調(diào)節(jié)終溫為200℃時(shí)保持時(shí)間為30min，其余為10min時(shí)，樣本消解完全，溶液呈淡黃色透明狀，檢出限最低、回收率最高。因此，選擇終溫200℃保持時(shí)間為30min，其余終溫保持時(shí)間均為10min的消解條件。

2.1.2 消解液體積

準(zhǔn)確取0.2g骨粉末于消解管中，分別加入1、3、5mL濃硝酸和0、0.2、0.5、1.0mL雙氧水，按本文方法進(jìn)行消解。結(jié)果加入不同量雙氧水得到的消解溶液均呈黃色透明狀，但檢出限不同，加入0.5mL和1.0mL雙氧水時(shí)，檢出限最低?？紤]到雙氧水易揮發(fā)，在高量密封加熱時(shí)易爆炸，故選擇0.5mL為加入量。

加入1mL濃硝酸，溶液消解不完全；加3mL和5mL濃硝酸，溶液消解較完全，均呈淡黃色透明狀，回收率相近，但3mL檢出限低于5mL。故選擇3mL為加入量。

2.2 ICP／AES檢測(cè)條件的確定

2.2.1 譜線波長(zhǎng)的選擇

通過實(shí)驗(yàn)篩選，選擇分析線強(qiáng)度值較大、干擾少、背景等效濃度較低、信背比高的光譜線，其中元素波長(zhǎng)（nm） As：193.70；Ba：455.40；Pb：220. 35；Zn：213.86；Cd：226.50；Cr：267.72；Sb：206.83。

2.2.2 載氣流量的選擇

實(shí)驗(yàn)顯示，增加載氣流量，譜線強(qiáng)度增大，信背比提高。但載氣壓力超過0.28Mpa后，則載氣流量加大，發(fā)射強(qiáng)度降低，信背比也降低。因此，選用載氣壓力為0.28Mpa。

2.2.3 高頻功率的選擇

在載氣壓力為0.28Mpa條件下，考查高頻功率為0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0kw時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度、背景強(qiáng)度和信背比。結(jié)果BaⅠ隨功率的增加信號(hào)強(qiáng)度降低，CdⅠ、CdⅡ、ZnⅠ、BaⅡ隨功率的增加信號(hào)強(qiáng)度增強(qiáng)；所有元素隨功率增加而背景強(qiáng)度也增強(qiáng)，且信背比降低（見圖1）。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇高頻功率為1.1kw。

圖1 高頻功率與譜線發(fā)射強(qiáng)度

2.3 工作曲線的制備

取0.10g空白骨粉末若干份于消解管中，按照本文方法進(jìn)行消解，分別添加50.0μg/mL Zn，0.5μg/mL As、Ba、Pb、Cr、Cd、Sb的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0.05，0.5，1.0，3.0，5.0mL進(jìn)行檢測(cè)。以每mL待測(cè)液中金屬元素的濃度X為橫坐標(biāo)，發(fā)射光強(qiáng)度Y（扣除試劑空白）為縱坐標(biāo)，進(jìn)行線性回歸，得到骨中各元素的回歸方程（表1）。鋅的線性范圍為250ng/mL～2500ng/mL，其余金屬元素的線性范圍為2.5ng/mL～250ng/mL。

表1 骨骼中各元素的回歸方程

2.4 方法的檢出限

按本文方法平行制備11份空白骨進(jìn)行消解并檢測(cè)，根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)的濃度作為方法檢出限，結(jié)果見表2。

表2 骨骼中各元素檢出限和回收率

2.5 回收率實(shí)驗(yàn)

取骨粉末0.1g 5份于消解管中，分別添加1.0μg（Zn加20.0μg）各單一元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（同時(shí)做空白骨5份），按照本文方法進(jìn)行消解和測(cè)定。以各元素平均濃度值扣除背景值（空白）后做為平均測(cè)定值，結(jié)果見表2。從表中數(shù)據(jù)可見，各元素的回收率在96.5%～103.5%之間。

2.6 方法的準(zhǔn)確度

對(duì)已標(biāo)明元素標(biāo)準(zhǔn)含量的人發(fā)和牛肝按本文方法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表3。結(jié)果表明本文建立的方法測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值基本一致，說明本文方法可靠，可以用于骨骼中金屬元素的檢測(cè)。

表3 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)毛發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)牛肝準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

2.7 實(shí)際應(yīng)用

取購(gòu)自市場(chǎng)的新鮮豬骨敲碎小火烤至無(wú)煙，粉碎成粉末，取0.10g該粉末（同時(shí)做幾組空白溶液），分別添加50.0μg/mL Zn，0.5μg/mL As、Ba、Pb、Cr、Cd的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0.05，0.5，1.0，3.0，5.0mL，按照文中法進(jìn)行有機(jī)質(zhì)破壞，用2%的硝酸定容至10mL，進(jìn)行檢測(cè)。按照文中的標(biāo)準(zhǔn)加入法計(jì)算，作圖，反推出檢材中待測(cè)重金屬元素的含量。以計(jì)算其中金屬Ba含量為例（見圖2），Ba含量為0.055× 10÷0.1=5.5μg/g。結(jié)果豬骨骼中各元素含量分別為As0.6μg/g，Ba5.5μg/g，Pb4.4 μg/g，Cd0.12μg/g，Cr0.47μg/g，Zn239μg/g。

圖2 豬骨中Ba的含量

1.Vesterberg O，Alessio L，Brune D，etal.International project reference valuesfor concentrationsof trace elements in blood and urine［J］.Scand Work Environ Health，1993，19，（1）

2.BaiShuo-zhu，Zhou Xiu-qing，JinHai-yan.Determinationof Five kinds of Trace Elements inMongo lian MedicinesbyMicrowave Digestion-ICP-AES［J］.Spectroscopy and Spectral Analysis，2009，29，（12）

注：本文系重慶警察學(xué)院科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)“金屬毒物和生物堿檢測(cè)研究”項(xiàng)目資助；遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2009S098。