電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定血液透析用水中17 種化學(xué)污染物

田海嬌，武婷，張林，申劍

（山西省分析科學(xué)研究院，太原 030006）

血液透析用水是進(jìn)行血液透析和透析濾過時(shí)制備透析液、濃縮透析液和在線置換所用的水［1］。血液透析患者每周接觸透析水量約為健康人每周攝入飲用水量的30 倍［2］。如果血液透析水中的化學(xué)污染物超標(biāo)，通過透析膜進(jìn)入血液，可能引起患者急性和慢性中毒反應(yīng)，直接影響患者的治療效果和生命安全［3–4］。近幾年文獻(xiàn)報(bào)告顯示，送檢的透析用水中化學(xué)污染物仍有超標(biāo)［5–9］，因此針對(duì)透析用水中化學(xué)污染物的檢測(cè)技術(shù)研究具有十分重要的意義。

目前我國現(xiàn)行的透析用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為YY 0572–2015 《血液透析和相關(guān)治療用水》(ISO 13959: 2009)，其中包含鋁、銅、鉛、鋅、鈣、鎂、鉀、鈉、銻、砷、鋇、鈹、鎘、鉻、硒、銀、鉈17 種化學(xué)污染物的最大允許量和推薦的測(cè)定方法，其中微量元素的最大允許量低至0.000 4 mg／L。推薦的檢測(cè)方法中，鋁、鋇、鎘、鉻、鉛和銀用原子吸收法（電熱法）測(cè)定；銻、鈹和鉈用原子吸收法（平臺(tái)法）測(cè)定；砷和硒用原子吸收法（氣態(tài)氫化物法）測(cè)定；鈣、銅、鎂、鉀、鈉、鋅用原子吸收法（火焰法）測(cè)定。而在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，原子吸收光譜法的檢出限難以滿足該標(biāo)準(zhǔn)的限量值要求，并且實(shí)現(xiàn)多種元素同時(shí)測(cè)定，工作量大，分析成本較高［10］。

電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP–MS）法具有檢出限低、穩(wěn)定性好、線性范圍寬、多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)勢(shì)，已在多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［11–12］。筆者建立ICP–MS 法同時(shí)測(cè)定血液透析用水中17 種化學(xué)污染物，對(duì)該方案進(jìn)行了方法驗(yàn)證。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

ICP–MS 儀：NexION 300X 型，美國珀金埃爾默股份有限公司；

銦、鈹、鈰、鎂、鈾、鋰、鉛、鐵多元素儀器調(diào)諧液：1 μg／L，溶劑為1%硝酸溶液，美國珀金埃爾默股份有限公司；

17 種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：鈉、鉀、鎂、鈣的標(biāo)準(zhǔn)值為1 000 μg／mL，鋁、銅、鉛、鋅、銻、砷、鋇、鈹、鎘、鉻、硒、銀、鉈標(biāo)準(zhǔn)值為10.0 μg／mL，國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；

鈧、鍺、銦和鉍混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：各組分質(zhì)量濃度均為10 μg/mL，國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；

硝酸：電子級(jí)，韓國德山純化學(xué)試劑有限公司；

實(shí)驗(yàn)用水：超純水，電阻率為18.2 M?·cm，由默克密理博實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司明澈–D24UV超純水機(jī)制得。

1.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀工作條件

射頻功率：1 600 W；等離子體流量：18 L／min；輔助氣流量：1.2 L／min；霧化氣流量：0.79 L／min；冷卻氣流量：12 L／min；掃描方式：Peak Hopping；數(shù)據(jù)重復(fù)采集次數(shù)：3 次；積分時(shí)間：1 000 ms；泵速：20 r／min。

由于實(shí)際樣品中鈉、鉀元素含量較高，為保持系統(tǒng)清潔,采用碰撞（KED)模式（碰撞氣為氦氣，氣體流量為7.0 L／min），其它元素采用標(biāo)準(zhǔn)模式。

1.3 溶液的制備

用稱重法準(zhǔn)確稱取17 種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用體積分?jǐn)?shù)1%的硝酸溶液稀釋，配制成17 種元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，其中鈉、鉀、鎂、鈣元素質(zhì)量濃度均為10 μg／mL，鋁、銅、鉛、鋅、銻、砷、鋇、鈹、鎘、鉻、硒、銀、鉈元素的質(zhì)量濃度均為100 μg／L，保存在4℃冰箱中備用。

內(nèi)標(biāo)溶液：用鈧、鍺、銦和鉍的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液作為測(cè)定的內(nèi)標(biāo)溶液（用1%硝酸溶液稀釋成質(zhì)量濃度為10 μg／L），內(nèi)標(biāo)溶液在線加入。

樣品溶液：將血液透析用水用硝酸酸化，使樣品溶液中硝酸的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1%，直接上機(jī)檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器工作參數(shù)優(yōu)化

使用儀器調(diào)諧液對(duì)質(zhì)譜儀進(jìn)行調(diào)諧優(yōu)化，并對(duì)雙電荷和氧化物的干擾進(jìn)行調(diào)諧，直至儀器靈敏度達(dá)到238U 的計(jì)數(shù)率大于30 000，115In 的計(jì)數(shù)率大于40 000，同時(shí)CeO／Ce 氧化產(chǎn)率不大于0.025，Ce2+／ Ce 雙電荷離子產(chǎn)率小于0.05。

2.2 干擾及其校正

ICP–MS 干擾分為質(zhì)譜干擾和非質(zhì)譜干擾。質(zhì)譜干擾主要有同量異位素干擾、多原子離子干擾、雙電荷干擾和氧化物干擾，其中多原子離子干擾最為嚴(yán)重［13］。常用校正方法有選擇同位素、優(yōu)化儀器條件、消除基體、干擾校正方程等［14］。非質(zhì)譜干擾主要有基體效應(yīng)和接口效應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)采用最佳化儀器條件，將樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液均以1%硝酸溶液作為介質(zhì)消除基體效應(yīng)，采用內(nèi)標(biāo)法并選擇待測(cè)元素合適的同位素以避免多原子離子干擾；通過保持采樣錐潔凈，調(diào)整矩管口位置、噴霧器載氣流量等條件減小接口效應(yīng)［15］。

按照靈敏度高、豐度大、干擾小的原則選擇同位素。17 種元素中27Al，23Na，75As，9Be 不存在同量異位素；63Cu 為儀器唯一推薦的Cu 同位素；Ag 有107Ag 和108Ag 兩種同位素且相對(duì)豐度無明顯差異，但是107Ag 的干擾元素較少；與67Zn，68Zn，70Zn 相比，66Zn 受到原子和多原子離子的干擾較少，相對(duì)豐度較大（27.90%）；54Cr 受到54Fe 的干擾，50Cr 受到50V和50Ti 的干擾，52Cr 相對(duì)豐度較大（83.79%）且氧化物和多原子離子干擾較少；Cd 元素同位素較多但相對(duì)豐度無明顯差異，而111Cd 受到的氧化物干擾相對(duì)較??；Se 元素的6 種同位素離子與Ar+結(jié)合形成質(zhì)譜重疊，會(huì)造成多原子離子干擾，其中82Se 受到的干擾最??；208Pb 在其同位素中相對(duì)豐度最大（52.4%）且無干擾；43Ca 為四級(jí)桿質(zhì)譜系統(tǒng)推薦質(zhì)量數(shù)；39K的相對(duì)豐度大（93.26%）且只受ArH 干擾；24Mg 比25Mg 和26Mg 的相對(duì)豐度大（78.99%），干擾量無明顯差異；Sb 只有121Sb 和123Sb 兩種同位素，121Sb 的相對(duì)豐度稍大（57.21%）且無多原子干擾；138Ba 的相對(duì)豐度（71.70%）明顯高于其它同位素，La 和Ce對(duì)其產(chǎn)生干擾，干擾較??；Tl 元素有203Tl 和205Tl 兩種同位素，205Tl 的相對(duì)豐度明顯高于203Tl 且無干擾。根據(jù)各待測(cè)元素的質(zhì)量數(shù)和相對(duì)豐度，選用45Sc，72Ge，115In，209Bi 作為待測(cè)元素的內(nèi)標(biāo)元素，可以改善各待測(cè)元素的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2.3 線性方程與檢出限

分別準(zhǔn)確吸取0.10，0.20，0.50，1.00，2.00 mL 的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10 mL 容量瓶中，用體積分?jǐn)?shù)1%的硝酸溶液稀釋定容。分別得到一系列質(zhì)量濃度（K，Ca，Na，Mg：100.0，200.0，500.0，1 000.0，2 000.0 μg／L；Al，Cu，Pb，Zn，Sb，As，Ba，Be，Cd，Se，Ag，Tl：1.0，2.0，5.0，10.0，20.0 μg／L）的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。在1.2 儀器工作條件下，對(duì)多元素系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行測(cè)定，以各元素的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在同樣的儀器條件下對(duì)1%硝酸溶液連續(xù)測(cè)定11 次，分別以測(cè)定值的3 倍和10 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)的各元素質(zhì)量濃度作為各元素的檢出限和定量限。各元素的線性方程、線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限列于表1。由表1 數(shù)據(jù)可知，17 種元素線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999 0，表明該方法線性良好，靈敏度高。

表1 各元素線性方程、線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限

2.4 樣品加標(biāo)回收試驗(yàn)

取一份血液透析用水樣品，測(cè)定其中17 種元素的含量，并進(jìn)行3 個(gè)添加水平的加標(biāo)回收試驗(yàn)，鈉、鉀、鎂、鈣4 種元素的添加水平依次為100，500，2 000 μg／L，其它元素為1，5，20 μg／L，平行測(cè)定7 次，計(jì)算回收率和測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，測(cè)定結(jié)果列于表2。由表2 數(shù)據(jù)可知，各元素加標(biāo)回收率為83.5%～106.3%，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.6%～6.1%（n=7），符合GB／T 27417–2017 《合格評(píng)定化學(xué)分析方法確認(rèn)和驗(yàn)證指南》規(guī)定，表明該方法準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

表2 樣品加標(biāo)回收和精密度試驗(yàn)結(jié)果(n=7)

續(xù)表2

3 結(jié)語

建立ICP–MS 法同時(shí)測(cè)定血液透析水中17 種化學(xué)污染物，采用標(biāo)準(zhǔn)曲線內(nèi)標(biāo)校正法進(jìn)行定量分析，方法簡(jiǎn)單快速，靈敏度高，線性范圍寬，結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。本法可作為醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY 0572–2015 《血液透析及相關(guān)治療用水》中推薦的17 種化學(xué)污染物的測(cè)定方法的替代方法，有助于血液透析用水的日常監(jiān)測(cè)工作。