石墨爐原子吸收法測(cè)定尿鎳的方法及其應(yīng)用研究

張瓊 周小敏

【關(guān)鍵詞】石墨爐原子吸收法;尿鎳;不同譜線;暴露人群

鎳作為白色硬金屬，在地球上含量較高，可達(dá)到2.5%左右，同時(shí)該物質(zhì)參與某些酶代謝，也是物質(zhì)組成之一，可維持人體生理功能的生物學(xué)。研究顯示[1]，人體每天需從飲食中攝取微量鎳元素，比如谷類(lèi)、蔬菜，攝入量0.4mg/d可達(dá)到生理需求。不過(guò)，盡管該物質(zhì)是人體必需元素之一，但過(guò)量攝入或接觸，有致癌風(fēng)險(xiǎn)都可能危害人體健康[2]。尤其對(duì)于鎳作業(yè)環(huán)境工作人群而言，吸入較多高濃度的鎳及其化合物，可導(dǎo)致中毒的發(fā)生，以皮膚過(guò)敏紅腫、潰爛等過(guò)敏反應(yīng)較為常見(jiàn)，長(zhǎng)期接觸增加鼻癌、肺癌罹患風(fēng)險(xiǎn)[3]。尿鎳測(cè)定是較好的生物接觸指標(biāo)，旨在通過(guò)測(cè)定人體的尿鎳水平，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)從事鎳作業(yè)人群的職業(yè)性危害情況，對(duì)于判斷鎳吸收及鎳中毒程度具有重要的診斷價(jià)值，可為職業(yè)病的防治提供科學(xué)依據(jù)[4]。從相關(guān)研究看出，測(cè)定尿鎳的主要方法是石墨爐原子吸收法，優(yōu)點(diǎn)是不用消解尿液，靈敏度高，得到檢查者的認(rèn)可[5]。隨著臨床研究增多，發(fā)現(xiàn)這種方法測(cè)定期間，若運(yùn)用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)處理，會(huì)受到多種因素干擾，比如機(jī)體、峰形、信號(hào)、背景等，加上低濃度值重現(xiàn)性不強(qiáng)，使得測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度下降[6]。為了進(jìn)一步改善這種情況，本次研究不同譜線在石墨爐原子吸收法測(cè)定尿鎳中的作用，研究結(jié)果如下。

1材料與方法

1.1儀器與測(cè)定條件

儀器選擇德國(guó)耶拿公司的ContrAA700型連續(xù)光源石墨爐原子吸收光譜儀，輔助器材包括石墨爐、analytikjenaAG石墨管及MPE60型自動(dòng)進(jìn)樣器。試驗(yàn)條件包括波長(zhǎng)232nm、341nm，以及燈電流25mA、光譜通帶0.2nm、石墨爐進(jìn)樣量20μL。

1.2試劑

試劑包括硝酸、鹽酸、水、TritonX-100，其中稀釋液制作方法為：取硝酸10mL，加入純水500mL，再加0.5mL的TritonX-100，最終定容至1000mL。此外，還涉及鎳標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（100μg/mL）與鎳標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用液（經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)液逐步稀釋到0.1μg/mL與1.0μg/mL）。

1.3配制及測(cè)定工作曲線

選擇樣品杯7個(gè)，均為1mL，配制標(biāo)準(zhǔn)系列，依次標(biāo)記為S0～S6，將儀器調(diào)整到最佳狀態(tài)，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度值，用測(cè)得的吸光度值與對(duì)應(yīng)的尿鎳濃度（μg/L）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到曲線的回歸方程，其中標(biāo)準(zhǔn)系列配制參數(shù)可見(jiàn)表1。

標(biāo)準(zhǔn)系列方程：y=0.0064x+0.0037，r=0.9996

1.4尿樣收集與測(cè)定

尿液樣品用聚乙烯塑料管收集，采集約100mL尿樣樣本，快速進(jìn)行尿液相對(duì)密度的測(cè)定，校正采用比重校正法，尿樣的標(biāo)準(zhǔn)比重為1.020，如若不能及時(shí)檢測(cè)，以尿∶濃硝酸為100∶1進(jìn)行酸化，保存在4℃冰箱待檢。有相關(guān)研究表明，在4℃狀態(tài)下，標(biāo)本靜置時(shí)間3h或以上其尿液中的總蛋白、尿酸、尿肌酐、尿鈉、尿鉀等明顯與3h以?xún)?nèi)無(wú)差異（P>0.05）[7]。酸化尿樣放在室溫并搖勻，抽取樣品0.45mL，加稀釋液0.05mL，混勻，進(jìn)樣20μL，其余按照測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列操作同樣處理，計(jì)算樣品與空白吸光度值，進(jìn)而以回歸方程算出鎳濃度。此外，根據(jù)相對(duì)密度校正法校正樣品結(jié)果，計(jì)算方法為C=10/9c，其中C與c分別為樣品、工作曲線鎳濃度，而10/9為尿樣稀釋倍數(shù)。

1.5石墨管選擇

選用熱解涂層石墨管以改善尿鎳峰型、提高檢測(cè)的靈敏度，降低基體干擾[6]。

1.6基體改進(jìn)劑及濃度選擇

基體改進(jìn)劑的主要成分包括鈀鹽、磷酸二氫銨、抗壞血酸等，以相關(guān)文獻(xiàn)作為參考，將TritionX-100+氯化鈀混合液作為基體改進(jìn)劑[7]。

1.7升溫程序

在試驗(yàn)期間，石墨爐用光學(xué)控溫儀處理，升溫程序如下。（1）100℃：升溫時(shí)間5min，控溫時(shí)間25min，流速250mL/min。（2）130℃：升溫時(shí)間30min，控溫時(shí)間35min，流速250mL/min。（3）1350℃：升溫時(shí)間20min，控溫時(shí)間25min、流速250mL/min。（4）2300℃：升溫時(shí)間0min，控溫時(shí)間5min，流速0mL/min。（5）2500℃：升溫時(shí)間1min，控溫時(shí)間5min，流速250mL/min。依據(jù)鎳元素的特點(diǎn)（2730℃，熔點(diǎn)為1453℃），本實(shí)驗(yàn)決定選用原子化溫度為2500℃，在此溫度下進(jìn)行原子化，監(jiān)測(cè)吸光度值，吸光度值A(chǔ)與樣品濃度值C成正比關(guān)系。

2結(jié)果

2.1檢出限與定量下限情況

以線性范圍與方法檢出限與定量下限情況，發(fā)現(xiàn)工作曲線于0～50μg/L為線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r=0.9996，S=0.0037（圖1）。通過(guò)預(yù)估法定量下限樣品，根據(jù)研究條件，獲得如表2的結(jié)果，回歸曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)系列回歸方程式為：y=0.0064x+0.0037，r=0.9996。此外，結(jié)合樣品信號(hào)3倍標(biāo)準(zhǔn)差及其濃度、響應(yīng)值，最終得到檢出限（MDL），檢出限為0.45μg/L，定量下限1.46μg/L。

2.2空白質(zhì)控實(shí)驗(yàn)

檢測(cè)前對(duì)玻璃器皿、樣品杯、試劑、正常人尿樣等進(jìn)行空白檢測(cè)，以控制污染，保證檢測(cè)準(zhǔn)確性，在空白吸光度<0.015A情況下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線和指定濃度樣品的檢測(cè)，從表2可看出，測(cè)定濃度與樣本濃度一致，測(cè)量誤差小，穩(wěn)定性較好。

2.3準(zhǔn)確度分析

以加標(biāo)回收法評(píng)估本次方法的準(zhǔn)確度，將正常人混合尿加低濃度、中濃度、高濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液，混合均勻后測(cè)定，去除尿本底，計(jì)算加標(biāo)回收率，加標(biāo)回收率均在90%～110%，符合加標(biāo)回收的要求，具體數(shù)據(jù)可見(jiàn)表3。

2.4實(shí)際應(yīng)用分析

選擇低暴露的鎳工作人員的職業(yè)健康體檢樣本進(jìn)行實(shí)際分析，最終選擇280例，以本次研究方法測(cè)定尿鎳水平，發(fā)現(xiàn)其中251例樣本中尿鎳水平不超過(guò)10μg/L，最高值為233μg/L。

3討論

鎳作為人體必需微量元素，可激活人體各類(lèi)酶，參與代謝，研究發(fā)現(xiàn)人體暴露在過(guò)量鎳化合物中，可能誘發(fā)呼吸性系統(tǒng)損傷或接觸性皮炎[8]，同時(shí)鎳的致癌性在上世紀(jì)已經(jīng)受到關(guān)注，在精煉鎳的員工中檢出鼻咽癌與肺癌等情況，需引起重視。具體來(lái)說(shuō)，鎳作為人體必須的微量元素，對(duì)人體機(jī)能有著積極的作用，但是接觸或者攝入過(guò)多的鎳和鎳鹽反而會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生較大的損傷。為此我們需要對(duì)這一元素進(jìn)行分析，了解其具體的性質(zhì)，結(jié)合實(shí)際的情況以及需要對(duì)這一元素進(jìn)行處理，最大化降低其對(duì)人體產(chǎn)生的負(fù)面影響，希望通過(guò)本文的論述為有關(guān)工作的開(kāi)展提供助益。鎳具有很好的可塑性、耐腐蝕性和磁性等性能，因此主要被用于鋼鐵、鎳基合金、電鍍及電池等領(lǐng)域，廣泛用于飛機(jī)、雷達(dá)等各種軍工制造業(yè)，民用機(jī)械制造業(yè)和電鍍工業(yè)等。鍍鎳是指在鋼材和其他金屬基體上覆蓋一層耐用、耐腐蝕的鍍層，其防腐蝕性比鍍鋅層高20%～25%。鍍鎳的物品美觀、干凈、又不易銹蝕。電鍍鎳的加工量?jī)H次于電鍍鋅居第二位，其消耗量占到鎳總產(chǎn)量的10%左右。從事此作業(yè)工作的工人長(zhǎng)期接觸鎳，為了保護(hù)勞動(dòng)者的健康，尿鎳作為生物監(jiān)測(cè)指標(biāo)，可反映作業(yè)工人身體內(nèi)的鎳濃度水平，可接觸尿鎳測(cè)定，尿鎳測(cè)定方法主要有分光光度法、石墨爐原子吸收法、等離子體質(zhì)譜法等，但分光光度法操作繁瑣，靈敏度低，結(jié)果不準(zhǔn)確，而等離子體質(zhì)譜法儀器昂貴[9]，基層單位無(wú)法配備，用此方法測(cè)定尿鎳無(wú)法廣泛普及，石墨爐原子吸收法相對(duì)較好，但也存在一些問(wèn)題，可以進(jìn)一步完善。本次就341nm波長(zhǎng)的鎳副靈敏線更替1%硝酸稀釋?zhuān)?.05%TritonX-100尿樣對(duì)尿鎳檢測(cè)，以改善背景負(fù)吸收與峰形毛糙現(xiàn)象，提升穩(wěn)定性、靈敏度，獲得的結(jié)果也更符合實(shí)際，得到了證實(shí)。

為了確保測(cè)定結(jié)果可靠，在檢測(cè)各項(xiàng)條件選擇上有著一定的策略，比如選擇波長(zhǎng)時(shí)，鎳主靈敏線232nm燈能量低，鄰近有譜線2條，能受波長(zhǎng)輻射與背景誤差干擾，信噪比差，對(duì)空白溶液、樣本溶液測(cè)定時(shí)，負(fù)吸收大。波長(zhǎng)341nm譜線，同條件下基本無(wú)背景負(fù)吸收，加上有光滑與平整的峰形，可重復(fù)操作，當(dāng)尿樣不足10μg/L濃度，測(cè)定5次可得不錯(cuò)的RSD值，同時(shí)測(cè)得結(jié)果穩(wěn)定可靠[10]。市面上石墨管可選擇的種類(lèi)很多，但從研究與文獻(xiàn)來(lái)看[11]，帶端蓋熱解涂層平臺(tái)石墨管背景峰最好，效果也更令人滿(mǎn)意。同時(shí)，在研究中醋酸、稀釋液及其用量選擇十分重要，經(jīng)比較后發(fā)現(xiàn)，鹽酸、硝酸差異不明顯，但鹽酸有較強(qiáng)的腐蝕性，次數(shù)越多，石墨管電阻改變?cè)酱螅瑫?huì)分解氯離子，結(jié)合多種金屬陽(yáng)離子，影響原子化效率[12-15]。本次加入含0.05%的TritonX-100的硝酸混合液稀釋?zhuān)瑯悠繁砻鎻埩Φ玫皆鰪?qiáng)，石墨管接觸面也明顯擴(kuò)大，吸光度高，重復(fù)性強(qiáng)，此基改劑體系在確保準(zhǔn)確度方面比較優(yōu)化。此外，如何選擇程序升溫參數(shù)也比較關(guān)鍵，尿液成分復(fù)雜，升溫程序不同于一般水溶樣品，干燥時(shí)升溫更快，容易導(dǎo)致尿樣暴沸，溫度較低則會(huì)導(dǎo)致干燥不全，出現(xiàn)飛濺，樣本損失較大。本次采取100℃～130℃兩步法干燥，延長(zhǎng)了時(shí)間，升溫緩慢，更能滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。

文中表3分析結(jié)果看出，體檢樣本中低濃度較多，為此選擇341nm譜線測(cè)定尿鎳，有著良好的信噪比，且結(jié)果穩(wěn)定、可靠，實(shí)際工作中往往大部分也是涉及到低濃度的體檢樣本，很難遇到高濃度的標(biāo)本，因此此方法比較適合工作實(shí)際，可推廣應(yīng)用于職業(yè)接觸人群中尿鎳的測(cè)定。綜上所述，341nm譜線與232nm譜線應(yīng)用在石墨爐原子吸收法測(cè)定尿鎳中，341nm譜線所得結(jié)果更可靠，而且可避免232nm的背景負(fù)吸收與峰形毛糙，在低暴露人群中適合批量測(cè)定。