一种尿液中铬、镍、砷、硒、镉、汞、铅含量的测定方法

摘要

一种尿液中铬、镍、砷、硒、镉、汞、铅含量的测定方法，其测试过程为采集吸烟者24小时排泄的全部尿液并储存于聚丙烯桶中于-80℃下保存。尿液经过微波消解处理后，在酸性条件下，以氩气为载气，用电感耦合等离子体质谱进行测定，并与标准系列比较定量。本发明具有测定结果准确、灵敏度和重复性好等优点，且操作过程简便、快速。

说明书

 

技术领域：

    本发明属于尿液的采集分析检测技术领域，主要涉及尿液中痕量元素测定技术领域，具体说是一种采用电感耦合等离子体质谱法准确测定吸烟者24小时尿液中铬，镍，砷，硒，镉，汞，铅含量的方法。

背景技术：

重金属作为卷烟烟气中重要的有害元素，会随着主流烟气进入人体，对人体造成一定的危害。卷烟吸食的过程中，烟丝中的重金属元素在卷烟燃烧时可作为烟气气溶胶分散于主流烟气和侧流烟气中，其进入体内后会在体内累积。通过Fenton反应，生成自由基，自由基会与DNA结合，造成DNA的氧化损伤。重金属被认为是引起很多疾病的重要原因。

王小燕等利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS),建立了直接稀释测定人体血液和尿液中Cr、Mn、As、Se、Cd、Hg、Pb等7种重金属元素含量的方法。张裕曾等用原子吸收光谱法测定了暴露于电子垃圾处理环境的人群血和尿中铅、镉、铜水平,并分析研究对象体内的重金属水平及其相关影响因素。

目前研究吸烟对吸烟者体内重金属水平影响尚未见报导。利用原子吸收光谱不能快速准确的同时检测多种吸烟者尿液中的微量重金属元素。对于吸烟造成的吸烟者体内的重金属影响，需要排除饮食及环境中存在的重金属元素对吸烟者体内重金属的影响。因此尿液采集过程中排除饮食及环境的干扰十分关键。综述所述，有必要建立一种尿液中多种重金属元素含量的同时测定方法。用来排除饮食及环境对于吸烟者体内重金属元素的干扰，并且快速准确的同时检测多种重金属元素。

发明内容：

    本发明的目的旨在建立一种采用电感耦合等离子质谱法测定吸烟者尿液中七种重金属（铬，镍，砷，硒，镉，汞和铅）含量的方法，该方法能够同时对吸烟者体内七种重金属含量增加进行准确测定，且测定结果准确、测定干扰少。

    本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明的测定吸烟者尿液中七种重金属含量的测定方法包括以下工艺步骤：

a、尿液采集，将志愿者分为两组（吸烟；非吸烟），采集连续24小时内的志愿者全部尿液。

b、样品处理，聚丙烯桶中尿液量取10 mL，置入微波消解罐中，然后放入微波消解仪中进行微波消解。

所采用的微波消解升温程序为：升温20min至95℃，保持8min；升温15min至125℃，保持8min；升温20min至165℃，保持20min；降温20min至20℃，保持20min；升温至190℃，保持10min。

  c、七种重金属标准溶液的配制：

铬，镍，砷，硒，镉，铅混合标准工作溶液的配制：通过电子天平准确移取10 μg/mL的混合标准品0.500g，用5%（体积分数）的硝酸溶液, 使用天平准确定容至50.000g，定容后浓度100.000 μg/L。用天平分别移取100.000 μg/L的混合标准溶液0、0.250、0.500、1.000、2.000、5.000、10.000 g，用5%（V/V）的稀硝酸稀释，使用天平定容至50.000、50.000、50.000、50.000、40.000、50.000、50.000 g，摇匀，分别配得0、0.500、1.000、2.000、5.000、10.000、20.000 μg/L的系列混合标准溶液。

配制含有汞的系列标准溶液：通过电子天平准确移取10 μg/mL的汞标准品0.500g，用5%（体积分数）的硝酸溶液定容至50.000g，使用天平定容后浓度100.000 μg/L。分别移取100.000 μg/L的汞标准溶液0、0.250、0.500、1.000、2.000 g，用5%（V/V）的稀硝酸稀释，使用天平定容至50.000、50.000、50.000、50.000、40.000 g。分别配得0、0.500、1.000、2.000、5.000 μg/L的汞标准溶液。

d、样品测定，电感耦合等离子体质谱测定，吸取配制好的不同浓度的重金属标准溶液，以氩气作为载体，在高温下将带有重金属元素的标准溶液带电蒸气吹入电感耦合等离子体质谱进行测量，在质荷比为52处测得铬，60处测得镍，75处测得砷，82处测得硒，111处测得镉，202处测得汞，208处测得铅，并使用钪，锗，铋，铟为内标对仪器进行校正，取微波消解后的样品溶液进行测定，测得七种重金属元素的信号相应强度与已知浓度标准溶液进行比较，即可求得样品中七种重金属元素的含量。

   样品测定过程中载气（氩气）流量为1.16L/min，载液（硝酸）体积百分比浓度为5%。

本发明具体的工艺过程进一步详述如下：

1. 尿液采集

将志愿者分为两组（吸烟；非吸烟）采集连续24小时内的志愿者全部尿液。

2. 微波消解样品

准确量取聚丙烯桶中的尿液10 mL，置于消解罐中。先用1 mL 30 %（v/v）双氧水，2.5 mL 65%（v/v）HNO₃加入消解罐，采用表1所设定的消解程序进行消化处理。（消解罐最多装入?的液体）消解结束后，待温度降至室温后取出消解罐，然后将消解液转移至50mL容量瓶内，用5%（v/v）HNO₃清洗消解罐，并使用5%（v/v）HNO₃定容至50mL，待测。随同试样做空白试验。

                        表1 微波消解程序

阶    段12345运行能量(W)12001200120012001200升温时间(min)2015202020终点温度(℃)9512516520190保持时间(min)88152010

3. 电感耦合等离子体质谱测定

3.1 电感耦合等离子体质谱参数

电感耦合等离子体质谱的实验条件如表2所示:

                  表2 冷原子吸收光谱仪参数

参   数条     件测定元素铬，镍，砷，硒，镉，汞，铅射频强度1330w样品深度7.5mm载气流速1.16L/min泵速0.10rps

3.2 七种重金属标准溶液的配制：

六种重金属混合标准工作溶液的配制：通过电子天平准确移取10 μg/mL的混合标准品0.500g，用5%（体积分数）的硝酸溶液, 使用天平准确定容至50.000g，定容后浓度100.000 μg/L。用天平分别移取100.000 μg/L的混合标准溶液0、0.250、0.500、1.000、2.000、5.000、10.000 g，用5%（V/V）的稀硝酸稀释，使用天平定容至50.000、50.000、50.000、50.000、40.000、50.000、50.000 g，摇匀，分别配得0、0.500、1.000、2.000、5.000、10.000、20.000 μg/L的系列混合标准溶液。

汞标准工作溶液的配制:通过电子天平准确移取10 μg/mL的汞标准品0.500g，用5%（体积分数）的硝酸溶液定容至50.000g，使用天平定容后浓度100.000 μg/L。分别移取100.000 μg/L的汞合标准溶液0、0.250、0.500、1.000、2.000 g，用5%（V/V）的稀硝酸稀释，使用天平定容至50.000、50.000、50.000、50.000、40.000 g。分别配得0、0.500、1.000、2.000、5.000 μg/L的汞标准溶液。

3.3 七种重金属元素含量的测定

   以氩气为载气，按照电感耦合等离子体质谱：7500A型的工作条件测定系列标准工作溶液，得到校准曲线；以2次平行测定的平均值表示测试结果。计算出标准曲线的回归方程和相关系数。取消解处理后的样品进行测定，测得七种重金属元素的信号相应强度，代入回归方程即可求出试样中七种重金属元素的含量。

3.4 本发明方法的重复性、检出限和加标回收率

取1.000 μg/L的标准溶液进行2次平行测定，相对标准偏差（RSD）为铬：4.12%，镍：1.57%，砷：2.61%，硒：1.00%，镉：3.17%，汞：0.44%，铅，1.81%。同时，按照本方法对空白溶液进行测定，以3倍标准偏差求出其检出限如表3所示。

表3 检出限和定量限 (μgL^-1)

 铬镍砷硒镉汞铅LOD0.07530.08150.00900.04010.01570.00060.0437LOQ0.22590.24450.02700.12300.04710.00180.1311

采用本方法，按优化后的条件对尿液中重金属的含量进行了测定并考察了方法的回收率，如表4所示。

表4尿液中七种重金属含量测定及加标回收率

本发明建立了尿液中七种重金属元素的测定及准确配制标准溶液的方法，提出对吸烟者尿液的有效收集手段。并使用电感耦合等离子质谱法快速准确的同时检测七种重金属元素。本发明方法具有如下优良效果：

①将志愿者分为两组（吸烟；非吸烟），采集24小时尿液。

②采用微波消解方式可以减少样品与强酸的使用量、提高消解能力，且样品待测元素损失少、对操作人员危害小、易于操作。消解液澄清、透明、没有沉淀。

③采用电子天平定量配制标准溶液，比使用容量瓶配制标准溶液，准确性有效提高3个数量级。

④采用电感耦合等离子质谱对卷烟主流烟气中的汞进行测定时，检测回收率高，测定结果准确。

⑤本方法具有操作简便、快速、准确、灵敏度及重复性好的优点。

 

附图说明

图1为本发明的吸烟者尿液样品采集流程图（该图作为摘要附图）。

 

具体实施方式

本发明以下结合实例做进一步描述，但并不是限制本发明。

将志愿者分为两组（吸烟；非吸烟），采集24小时尿液。

收集完成后，样品处理，准确量取尿液10 mL，置入微波消解罐中，然后放入微波消解仪中进行微波消解。（消解罐最多装入?的液体）

消解结束后，待温度降至室温后取出消解罐，消解结束后，待温度降至室温后取出消解罐，然后将消解液转移至50mL容量瓶内，用5%（v/v）HNO₃清洗消解罐，并使用5%（v/v）HNO₃定容至50mL，待测。随同试样做空白试验。

样品测定，电感耦合等离子体质谱测定，吸取配制好的不同浓度的重金属标准工作溶液，以氩气作为载体，在高温下将带有重金属原子样品带电蒸气吹入电感耦合等离子体质谱进行测量。在质荷比为52处测得铬，60处测得镍，75处测得砷，82处测得硒，111处测得镉，202处测得汞，208处测得铅。并使用钪，锗，铋，铟为内标定量。取消解之后的样品溶液进行测定，测得七种重金属元素的强度与标准品进行对比，即可求得样品中七种重金属元素的含量。

实例1：

1．仪器与试剂：电感耦合等离子：Agilent公司，7500A型电感耦合等离子体质谱；Mars 5型微波消解仪（美国CEM公司），配PTFE高压密闭消解罐；电子天平，CP225D型，感量0.0001g（Sartorius AG 公司）；氩气：纯度为99.99%；

超纯水。质量百分比为65 %的浓硝酸，质量百分比为30%的过氧化氢均为色谱纯；混合标准品及汞标准品（10.0 mg/L，美国安捷伦公司）。

2．样品处理：聚丙烯桶中尿液量取10 mL，置入微波消解罐中，然后放入微波消解仪中进行微波消解。（消解罐最多装入?的液体）依次用1 mL 30 %（v/v）双氧水，2.5 mL 65 %的浓硝酸置入消解罐中，然后放入微波消解仪中，采用表1所设定的消解程序进行消化处理。（由于消解罐最多装入?的液体）消解结束后，待温度降至室温后取出消解罐，然后将消解液转移至50mL容量瓶内并定容待测。

3．测定方法： 

以载气（氩气）流量1.16 L/min，开启氩气、循环水、电感耦合等离子体质谱、打开工作软件，按表2设置设置质谱参数，吸取标准空白液，配制好的0、0.500、1.000、2.000、5.000、10.000、20.000 μg/L混合标准工作溶液和消解之后的样品进入质谱仪测定。测得24小时尿液样品中七种重金属总量如下：

铬镍砷硒镉汞铅μgμgμgμgμgμgμg41.5872 3.1872 38.3901 24.1704 0.8406 0.8278 3.9976

实例2：

如实施例1所述，选择编号为B的吸烟志愿者尿液样品，测得24小时尿液样品重金属总量如下：

铬镍砷硒镉汞铅μgμgμgμgμgμgμg21.1443 8.8386 29.9560 21.9138 0.4376 0.2620 3.2630

实例3：

如实施例1所述，选择编号为C的吸烟志愿者尿液样品，测得24小时尿液样品中重金属总量水平如下：

铬镍砷硒镉汞铅μgμgμgμgμgμgμg38.0987 2.4883 12.2719 15.0335 0.7927 0.7445 2.3468