電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定透析用水中鋁的方法研究

呂斌 李云 鄭子棟 郭毅

鋁是在地殼中含量最豐富的金屬元素［1］。所以地表水的含鋁量較高, 鋁可進(jìn)入腦、骨、心、肺等器官引起毒害。在大腦中蓄積可引起腦神經(jīng)退化、記憶力減退和性格的變化, 甚而形成老年癡呆［2］。當(dāng)體內(nèi)蓄積量超過正常量的5～16倍時, 會抑制腸道對磷的吸收, 干擾鈣、磷的代謝, 導(dǎo)致骨質(zhì)蔬松, 嚴(yán)重時會造成腎功能衰竭、尿毒癥［3］等。透析性骨營養(yǎng)不良、透析性腦病綜合征已確證為鋁的毒害。

慢性腎衰(CRF)長期血透患者, 由于排鋁障礙, 造成體內(nèi)蓄積, 久而久之形成鋁中毒。早在1972年Alfrey等［4］報道長期血液透析患者可發(fā)生神經(jīng)系統(tǒng)綜合征。所以在透析過程中, 鋁元素的污染應(yīng)該受到嚴(yán)格控制。我們通過電感耦合等離子體質(zhì)譜法對透析用水中鋁元素的測定的方法研究, 建立準(zhǔn)確可靠的測定方法, 指導(dǎo)河南地區(qū)醫(yī)院透析的臨床控制,減少鋁元素對透析患者的危害。

鋁的測定可以采用多種方法, 如EDTA滴定法、與鉻天青S絡(luò)合紫外法、熒光法、原子吸收法等。滴定法終點判斷受人為影響；紫外法測定不穩(wěn)定, 靈敏度不高；原子吸收法受原子化溫度限制且基體干擾較大［5］。如上方法均具有一定的局限性, 對鋁的測定結(jié)果影響較大。據(jù)此, 有必要尋找靈敏度高且準(zhǔn)確可靠的測定方法, 所以本實驗選用ICP-MS法測定透析水中鋁元素。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 X SERIESⅡ型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國Thermo Fisher Scientific公司)；精密移液槍(芬蘭BIOHIT公司)；xp205型精密電子天平(德國Satorius, 精度十萬分之一)；博通BHW-9C預(yù)消解儀；CEM MARS Xpress微波消解儀。所用的玻璃儀器使用前由10%的硝酸溶液浸泡處理。

1.2 試藥 標(biāo)準(zhǔn)儲備液：Al、Be、Sc標(biāo)準(zhǔn)儲備液1000mg/L(均采購于美國Sigma-Aldrich公司), 臨用前將儲備液稀釋為濃度為1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)中間液；硝酸(美國Sigma-Aldrich公司, 優(yōu)級純, 濃度65%)；2%硝酸溶液、10%硝酸溶液由65%硝酸配制；試驗中使用超純水(18.2 MΩ/cm), 由Elga超純水系統(tǒng)制得。

2 方法與結(jié)果

2.1 儀器條件 使用Thermo X SERIESⅡ型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測試樣品, 實際操作中電感耦合等離子質(zhì)譜的具體工作條件, 見表1。

表1 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀工作參數(shù)Table1 ICP-MS operating conditions and parameters

2.2 采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定鋁離子的濃度

2.2.1 內(nèi)標(biāo)溶液的制備 取Be、Sc標(biāo)準(zhǔn)儲備液適量, 用2%硝酸溶液稀釋制成5 μg/L的溶液。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備 取鋁標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)適量, 用2%硝酸溶液稀釋制成1 μg/ml的溶液, 作為鋁標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液；精密稱取鋁標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液0.010、0.040、0.100、0.250、1.000 g, 精密稱定,置5個50 ml具塞塑料瓶中, 加2%硝酸溶液至總重達(dá)到50 g左右, 精密稱定, 搖勻, 即得；同時制備標(biāo)準(zhǔn)空白溶液。

2.2.3 樣品溶液的制備 透析用水樣品溶液不需硝化, 直接在500 ml樣品中加入10 ml硝酸即可作為樣品溶液；同法取超純水制備樣品空白溶液。

2.2.4 測定法 將樣品進(jìn)樣管置于樣品溶液和鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液中, 內(nèi)標(biāo)進(jìn)樣管置于內(nèi)標(biāo)溶液中, 開始測定, 測定結(jié)束后用2%硝酸溶液沖洗樣品進(jìn)樣管后, 繼續(xù)測定下一個樣品。在測定過程中內(nèi)標(biāo)進(jìn)樣管應(yīng)始終置于內(nèi)標(biāo)溶液中；測定高濃度轉(zhuǎn)至低濃度時, 用2%硝酸溶液較長時間沖洗樣品進(jìn)樣管。

2.2.5 方法學(xué)考察

2.2.5.1 檢出限 檢出限是指由特定的分析步驟能夠合理地檢測出的最小分析信號求得的最低濃度。本實驗對試劑空白進(jìn)行10次平行測定, 計算空白標(biāo)準(zhǔn)偏差, 確定鈀的檢出限達(dá)到 1.0 μg/L。

2.2.5.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線 取標(biāo)準(zhǔn)空白溶液、濃度由低到高的5份標(biāo)準(zhǔn)溶液依次分別進(jìn)樣, 將所得測定元素的讀數(shù)除以其對應(yīng)內(nèi)標(biāo)元素的讀數(shù), 得該元素的一系列相對響應(yīng)值, 并對其相應(yīng)的進(jìn)樣濃度(μg/L)進(jìn)行線性回歸, 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線, 鋁的線性方程為：y=11348x-393.15, 線性相關(guān)系數(shù)為0.99997。

2.2.5.3 精密度 取“2.2”項下的標(biāo)準(zhǔn)溶液, 3個濃度(0.5、1.0、5.0 μg/L)分別重復(fù)測定3次, 結(jié)果鋁的RSD分別為1.2%,0.8%, 3.0%(n=9)。

2.2.5.4 加樣回收率 精密量取樣品儲備溶液0.5 ml和1 ml,分別置2個50 ml塑料瓶中, 分別精密加入“2.2”項下的鋁標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液1 ml和2 ml, 加2%硝酸溶液稀釋總重達(dá)到50g左右, 精密稱定, 搖勻后測定。結(jié)果鋁的加樣回收率為97.9% ；RSD 為 3.6%(n=6)。

2.3 樣品測定 取樣品溶液, 按上述方法測定, 采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法計算鋁元素含量, 結(jié)果見表2。

表2 14批樣品含量測定結(jié)果Tab 2 Results of content determination of 14 samples

3 討論

3.1 質(zhì)譜條件的優(yōu)化及質(zhì)譜干擾的消除 質(zhì)譜實驗參數(shù)的優(yōu)化主要是通過調(diào)節(jié)霧化氣流量、等離子體氣流量、冷卻氣流量、碰撞氣流量、離子鏡組工作電壓等工作參數(shù), 使進(jìn)樣系統(tǒng)在一定的提升量下維持較高的霧化效率和足夠的信號強度。質(zhì)譜條件優(yōu)化結(jié)果, 如表1所示。鋁的質(zhì)譜干擾主要來源于同位素干擾和分子、離子干擾, 如Al的同位素干擾, 其消除方法是采用合適的校正方程。

3.2 內(nèi)標(biāo)元素的選擇 在質(zhì)譜分析過程中不可避免地存在基體效應(yīng)和接口效應(yīng), 對待測元素信號強度產(chǎn)生增強或抑制效應(yīng),因此在測量過程中需選擇合適的內(nèi)標(biāo)元素, 使其信號強度隨著基體效應(yīng)、接口效應(yīng)而與待測元素信號強度同時增強或降低,而兩者之間的比值在一定時間內(nèi)基本維持一致, 從而有效降低分析過程中由于基體效應(yīng)及接口效應(yīng)所產(chǎn)生的影響。本實驗比較了Be和Sc對透析用水中鋁元素的測定結(jié)果, 確定Be作鋁的內(nèi)標(biāo)元素效果較好, 并且可以校正儀器靈敏度的漂移。

3.3 測定對血液透析用水中鋁元素的意義 鋁元素不僅非人體所需, 而且對人體的危害十分可怕。人體允許每日攝入鋁的量是：每公斤體重不超過0.7 mg, 一個50 kg體重的人, 每日的鋁攝入量不應(yīng)超過35 mg［3］。過量攝入鋁元素還會對人體產(chǎn)生以下危害:導(dǎo)致老年性癡呆;可能引起骨質(zhì)疏松, 容易發(fā)生骨折;使機(jī)體免疫功能下降;導(dǎo)致非缺鐵性貧血癥。低濃度的鋁也可產(chǎn)生蓄積, 對神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼、肝、腎、心和免疫系統(tǒng)等都會造成不同程度的損害［6］。血液透析中的透析用水是透析病人直接接觸血液的介質(zhì), 如果鋁含量超標(biāo), 會引起鋁在體內(nèi)的蓄積, 發(fā)生透析性骨營養(yǎng)不良、透析性腦病綜合征等鋁元素的毒害作用。中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY0572-2005規(guī)定血液透析用水中的鋁的最大允許量為0.01 mg/L, 采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法能夠準(zhǔn)確的測定血液透析用水中的鋁, 有效控制鋁對透析患者的危害。

［1］ 張加玲, 劉桂英.鋁對人體的危害、鋁的來源及測定方法研究進(jìn)展.臨床醫(yī)藥實踐雜志, 2005,14(1):3-6.

［2］ 胡瓊.鋁對神經(jīng)系統(tǒng)毒性作用研究進(jìn)展.國外醫(yī)學(xué)(衛(wèi)生學(xué)分冊), 2005, 32(2):113-116.

［3］ 梁春穗, 胡曙光, 王晶, 等.食品中鋁的分析方法改進(jìn)及在風(fēng)險監(jiān)測中的應(yīng)用.中國食品衛(wèi)生雜志, 2012,24(2):97-101.

［4］ S Burks, Huddlestone, AC Alfrey, et al.A fatal encephalopathy in chronic haemodialysis patients.The Lancet, 1976.

［5］ 耿薇, 鄭敏燕, 魏永生.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定自來水中的8種元素.化學(xué)研究, 2013,24(1):86-87.

［6］ 單紅賓, 劉學(xué)英, 徐玉文.ICP-MS法測定米力農(nóng)注射液中鋁離子的含量.藥學(xué)研究, 2013, 32(2):83-84.