干灰化-火焰原子吸收分光光度法測定頭發(fā)中鈣鐵鋅銅

曹顯慶，廖 麗，白群華，賈 燕，肖 虹

(重慶醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與管理學(xué)院，重慶 400016)

人體內(nèi)必需的金屬元素有許多種，其中鈣是人體必需的常量元素，它不但是骨骼和牙齒的主要組成成分，同時(shí)還具有參與細(xì)胞分裂、增殖、收縮、運(yùn)動、分泌、興奮活動等重要生理功能［1］。鐵、鋅和銅為人的必需微量元素，廣泛分布在人體的臟器組織中，參與人體內(nèi)多種重要的代謝過程和生理作用［1］。頭發(fā)是人體排泄金屬離子的器官之一，頭發(fā)中元素的含量能較敏感而穩(wěn)定地反映個(gè)體長時(shí)期元素的積累狀態(tài)及體內(nèi)水平［2］，并間接反映環(huán)境對個(gè)體的影響。測定人發(fā)中的元素含量可為探索疾病原因、研究元素對人體健康的影響提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對于了解人體長期元素暴露水平、評價(jià)個(gè)體營養(yǎng)狀況具有一定的指導(dǎo)意義。

頭發(fā)中金屬元素的測定方法主要有紫外-可見分光光度法、原子吸收分光光度法(AAS)［3-7］、原子發(fā)射分光光度法(AES)、原子熒光光譜法(AFS)、電感耦合等離子-質(zhì)譜法(ICP-MS)［8］等，其中火焰原子吸收分光光度法(FAAS)因其具有靈敏度高、選擇性好、準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好、操作簡便、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是目前檢測各種樣品中金屬元素含量的首選方法［9-10］。

本文研究了運(yùn)用干灰化法處理發(fā)樣，用 FAAS連續(xù)測定頭發(fā)中Ca、Fe、Zn、Cu 4種金屬元素。結(jié)果表明，方法簡便有效，能同時(shí)大批量測定樣品，檢測結(jié)果準(zhǔn)確。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

硝酸，優(yōu)級純(臨用前用超純水配成2%濃度);中性洗滌劑;鈣、鐵、銅、鋅標(biāo)準(zhǔn)儲備液(購自國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心，濃度均為1 mg/mL，使用時(shí)配制成所需濃度)。

日立Z5000原子吸收分光光度計(jì);日立HLA-4S鈣、鐵、鋅、銅空心陰極燈;SX2-4-10馬弗爐;DGG-9240A烘箱等;所有玻璃儀器均用10%稀硝酸溶液浸泡24 h，洗滌備用。

1.2 混合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液配制

吸取 Fe、Zn、Cu 標(biāo)準(zhǔn)儲備液各 0.10 mL、Ca 標(biāo)準(zhǔn)儲備液1.00 mL于同一個(gè)100 mL容量瓶中，用2%HNO3定容。此時(shí)溶液中含 Fe、Zn、Cu各1 mg/L、Ca 10 mg/L。

1.3 儀器工作條件

原子吸收分光光度計(jì)的工作條件見表1。

表1 儀器最佳工作條件Table1 Optimum working conditions of AAS

1.4 繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線

以混合標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液為原液，依次對倍稀釋，配成如下系列，見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液系列濃度Table2 Concentrations of standard solution

用FAAS法按1.3節(jié)工作條件分別測定各元素標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液吸光度。以元素濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。4種元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線和相關(guān)系數(shù)見表3。

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線Table3 Standard curves

由表 3 可知，用 FAAS 法測定 Ca、Fe、Zn、Cu 4種元素時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)r均＞0.99，說明4種元素的吸光度與濃度間的相關(guān)程度高，線性關(guān)系好。

1.5 樣品測定

1.5.1 發(fā)樣預(yù)處理 取枕部距發(fā)根0.5～1.0 cm處頭發(fā)1 g左右于小燒杯中，用中性洗滌劑浸泡15 min，用超純水洗凈，于70℃烘干2 h，冷卻，干燥。

1.5.2 發(fā)樣測定 準(zhǔn)確稱取干燥后發(fā)樣0.1 g左右置于瓷坩堝中，置于電爐上炭化至無煙。轉(zhuǎn)入馬弗爐520℃灰化2 h。用2%HNO3溶液溶解殘?jiān)⒍ㄈ葜?0 mL，搖勻，為樣品液。用FAAS法測定各樣品液中4種元素的吸光度。同時(shí)做一試劑空白。分別計(jì)算每個(gè)發(fā)樣中4種元素的含量。

式中 c——發(fā)樣中某元素的含量，μg/g;

c1——樣品液中某元素濃度，mg/L;

c0——空白中某元素濃度，mg/L;

m——發(fā)樣質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)樣預(yù)處理方法

目前常用的發(fā)樣處理方法主要有濕消化法［3，6-7］、干灰化法［4，8］、微波消解法［5］等。用濕法消化法處理發(fā)樣時(shí)，多采用硝酸［6］、硝酸-高氯酸［3，7］、硝酸-過氧化氫［11］等混合酸體系，操作比較繁瑣，速度很慢，而且會帶來較大污染，在測定時(shí)會產(chǎn)生基體干擾。微波消解法具有處理樣品速度快、試劑消耗量小、空白值低、精密度高等優(yōu)點(diǎn)［1］，但需要有昂貴的專用設(shè)備，價(jià)格從數(shù)萬到數(shù)十萬不等，多數(shù)檢測機(jī)構(gòu)無力承擔(dān)。干灰化法具有簡便快捷、耗用試劑量少、不用加任何輔助劑、空白值低、設(shè)備要求低等優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)大批量測定。在采用干灰化法處理發(fā)樣時(shí)，若灰化溫度過低，則灰化不完全，有機(jī)物不能完全破壞，若灰化溫度過高，又會使待測元素?fù)p失(回收率降低)。

本研究采用干灰化法，樣品徹底炭化后，520℃灰化2 h，灰化效果好，而且各元素回收率都較為理想。

2.2 精密度

取4種元素的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，用2%HNO3配制成一定濃度的混合溶液，用FAAS法連續(xù)測定各元素吸光度7次，分別計(jì)算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)，結(jié)果見表4。

表4 精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table4 Results of precision test

由表4可知，4種元素的RSD均＜5%，說明方法精密度在允許范圍內(nèi)，方法穩(wěn)定性很好。

2.3 樣本測定

共檢測發(fā)樣32個(gè)，結(jié)果見表5。

表5 頭發(fā)中4種元素測定結(jié)果Table5 Determination of Fe，Zn，Ca，Cu in hair samples

由表5可知，4種元素的測定結(jié)果與正常參考值相比最低值均低于參考值范圍，最高值有高有低。采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，比較樣本測定結(jié)果與正常參考值的平均值，發(fā)現(xiàn)Fe、Zn的樣本檢測結(jié)果顯著低于正常參考值的平均值。

2.4 加標(biāo)回收率

取預(yù)處理后混合發(fā)樣8份，6份分別做高、中、低濃度加標(biāo)(平行樣)，2份為本底，測定加標(biāo)后發(fā)樣中各元素含量，計(jì)算發(fā)樣中的各元素加標(biāo)回收率，結(jié)果見表6。

表6 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table6 Results of recovery test

由表6可知，4種元素的加標(biāo)回收率均在83.65% ～113.2%，說明本方法在樣品處理過程中不造成待測元素明顯損失，方法可靠。

3 結(jié)論

應(yīng)用干灰化-火焰原子吸收分光光度法-連續(xù)測定頭發(fā)中鈣、鐵、鋅、銅4種元素，方法簡便有效，精密度好，準(zhǔn)確度符合要求，能同時(shí)大批量測定樣品，檢測結(jié)果滿意。

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