電感耦合等離子體質譜法檢測透析用水中化學污染物

許朝生，黃敏菊，徐蘇華

1 廣東省醫療器械質量監督檢驗所 （廣東 廣州 510663）；2 國家藥品監督管理局體外循環器械重點實驗室 （廣東 廣州 510663）；3 廣州市生物醫用血液凈化材料研究與開發重點實驗室 （廣東 廣州 510663）

血液透析是治療腎功能衰竭及尿毒癥最常用的方法之一。與一般口服攝入水相比（約14 L/個月），患者在血液透析治療中會間接接觸到大量的透析液（超過300 L/個月）[1]。在血液透析治療中，血液和透析液通過透析器內部的透析膜進行溶質交換，透析液中的化學污染物可以直接進入人體，即使是較低濃度的化學污染物，長期累積也會引起慢性中毒，威脅到患者的生命安全[2]。臨床血液透析治療中使用的透析液由透析濃縮物及大量透析用水配制而成，因此，嚴格管控血液透析用水質量是保證血液透析安全有效的關鍵前提。

行業標準YY 0572-2015《血液透析及相關治療用水》（ISO 13959：2009）[3]中對透析用水中一系列有毒化學物和透析溶液電解質的最大允許量作出了規定，并列出了各種污染物的推薦分析方法。然而實際檢測時會發現，標準中推薦的很多方法的檢出限難以達到標準的濃度限量要求，分析準確度、靈敏度有較大提升空間；而且標準中不同污染物采用不同分析方法，導致檢測效率低下，操作起來也不夠便捷[4]。現行版本的血液透析及相關治療用水國際標準ISO 23500-3：2019[5]中已經更新了該部分內容，并推薦對血液透析用水中鋁、銅、鉛、鋅、鈣、鎂、鉀、鈉、銻、砷、鋇、鈹、鎘、鉻、硒、銀、鉈共17種化學污染物采用電感耦合等離子體質譜（inductively-coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）法進行測試。本研究旨在考察采用ICPMS法同時測試透析用水中多種化學污染物的可行性及其測試效果。

1 材料與方法

1.1 主要設備及試劑

主要設備：NexION 300Q ICP-MS 儀（美國珀金埃爾默股份有限公司）。

主要試劑：10 μg/ml 鋁、銻、砷、鋇、鈹、鎘、鈣、鉻、鈷、銅、鐵、鉛、鎂、錳、鎳、鉀、硒、銀、鈉、鉈、釩、鋅多元素混合標準溶液（AccuStandard）；1 μg/L 鈹、鈰、鐵、銦、鋰、鎂、鉛、鈾NexION標準調諧液（美國珀金埃爾默股份有限公司）；10 μg/ml 鉍、鍺、銦、鋰、鈧、鋱、釔內標混合液（美國珀金埃爾默股份有限公司）；65%分析級硝酸（德國默克）。

1.2 ICP-MS 儀工作條件

霧化器氣流量0.90 L/min；輔助氣流量1.20 L/min；等離子體氣流量16.00 L/min；ICP 射頻功率1 000 W；檢測器模擬級電壓-1 650 V；檢測器脈沖級電壓800 V；掃描方式為跳峰；重復采集次數3次；進樣泵轉速24 r/min。

1.3 試驗方法

測試前先使用標準調諧液優化儀器工作條件，優化后儀器各項參數均達到使用要求，其中，鈹強度值6 644＞3 000；鎂強度值106 675＞20 000；銦強度值141 343＞50 000；鈾強度值56 476＞40 000；背景值1.53＜5；氧化物產率0.019＜0.025；雙電荷離子產率0.025＜0.03。

將多元素混合標準溶液逐級稀釋成一系列混合標準溶液，其中鈉、鉀、鈣、鎂分別為10、100、1 000、5 000、10 000 μg/L；銅、鋅、鋇、硒、鉻、鋁分別為1、5、10、100、500 μg/L；銻、砷、銀、鉛、鉈、鎘、鈹分別為0.1、1、5、10、50 μg/L。

將內標混合液稀釋至10 μg/L 作為內標溶液，根據不同待測元素的原子質量選擇合適的內標元素，在進樣泵和霧化器之間連接一個三通接頭，測試時在線加入內標溶液，通過ICP-MS 測定各元素的質譜強度值。

2 結果與討論

2.1 線性方程與檢出限

以各元素的質量濃度為橫坐標、測得的信號強度與內標元素信號強度比值為縱坐標，繪制標準曲線。17種化學污染物的標準曲線斜率、截距、相關系數r、檢出限見表1。各元素標準曲線線性均良好，相關系數r均大于0.9991，檢出限均低于YY 0572-2015中規定的化學污染物最大允許濃度。

表1 17種化學污染物的標準曲線及檢出限

2.2 與傳統檢測方法比較

在YY 0572-2015中，有17種化學污染物推薦使用原子吸收光譜法進行分析。然而，原子吸收光譜法操作較為復雜，且只能用于某種單一元素的測定，在測定多種不同的化學污染物時，需要進行煩瑣的更換環節，導致檢測工作量增加[6]，且透析用水檢測中待測元素較多，使得這一缺點更為顯著。而ICP-MS 較原子吸收光譜法有著多元素同時檢測的優勢[7-8]，節省了很多溶液配制的步驟，操作起來更加方便快速，應用于透析用水檢測中能夠節省大量人力物力；同時，ICP-MS 的靈敏度較原子吸收光譜法和分光光度法高，是應用最為廣泛的痕量元素檢測手段之一，特別是對于鋇、鈹等高溫元素的測定，本研究結果顯示，有11種污染物的檢出限均低于1 μg/L，體現出ICP-MS 高靈敏度的特點，且透析用水中化學污染物含量較低，一般為痕量級，采用ICP-MS 檢測化學污染物更加精確可靠[9]；此外，原子吸收光譜法線性范圍較ICP-MS窄，檢測時需要根據不同元素的線性范圍配制標準溶液，而當樣品濃度超過線性范圍時，還需要對樣品進行稀釋，以鎘為例，采用石墨爐原子吸收光譜法檢測時，鎘線性范圍為0～2.0 μg/L時線性良好[10]，而ICP-MS 在0～50.0 μg/L 范圍內線性相關系數r達到了0.99999，線性范圍較石墨爐原子吸收光譜法擴大了25倍，操作起來更加方便，還能避免溶液稀釋造成的誤差。

2.3 結語

采用ICP-MS 法同時測定血液透析及相關治療用水中17種化學污染物具有操作簡便高效、線性范圍廣、靈敏度高的特點，能夠滿足YY 0572-2015中血液透析用水中化學污染物的分析要求，在檢測效率及分析靈敏度方面均優于傳統原子吸收光譜法。