電感耦合等離子體質譜法測定透析用水中鋁的方法研究

呂斌 李云 鄭子棟 郭毅

鋁是在地殼中含量最豐富的金屬元素［1］。所以地表水的含鋁量較高, 鋁可進入腦、骨、心、肺等器官引起毒害。在大腦中蓄積可引起腦神經退化、記憶力減退和性格的變化, 甚而形成老年癡呆［2］。當體內蓄積量超過正常量的5～16倍時, 會抑制腸道對磷的吸收, 干擾鈣、磷的代謝, 導致骨質蔬松, 嚴重時會造成腎功能衰竭、尿毒癥［3］等。透析性骨營養不良、透析性腦病綜合征已確證為鋁的毒害。

慢性腎衰(CRF)長期血透患者, 由于排鋁障礙, 造成體內蓄積, 久而久之形成鋁中毒。早在1972年Alfrey等［4］報道長期血液透析患者可發生神經系統綜合征。所以在透析過程中, 鋁元素的污染應該受到嚴格控制。我們通過電感耦合等離子體質譜法對透析用水中鋁元素的測定的方法研究, 建立準確可靠的測定方法, 指導河南地區醫院透析的臨床控制,減少鋁元素對透析患者的危害。

鋁的測定可以采用多種方法, 如EDTA滴定法、與鉻天青S絡合紫外法、熒光法、原子吸收法等。滴定法終點判斷受人為影響；紫外法測定不穩定, 靈敏度不高；原子吸收法受原子化溫度限制且基體干擾較大［5］。如上方法均具有一定的局限性, 對鋁的測定結果影響較大。據此, 有必要尋找靈敏度高且準確可靠的測定方法, 所以本實驗選用ICP-MS法測定透析水中鋁元素。

1 儀器與試藥

1.1 儀器 X SERIESⅡ型電感耦合等離子體質譜儀(美國Thermo Fisher Scientific公司)；精密移液槍(芬蘭BIOHIT公司)；xp205型精密電子天平(德國Satorius, 精度十萬分之一)；博通BHW-9C預消解儀；CEM MARS Xpress微波消解儀。所用的玻璃儀器使用前由10%的硝酸溶液浸泡處理。

1.2 試藥 標準儲備液：Al、Be、Sc標準儲備液1000mg/L(均采購于美國Sigma-Aldrich公司), 臨用前將儲備液稀釋為濃度為1mg/L的標準中間液；硝酸(美國Sigma-Aldrich公司, 優級純, 濃度65%)；2%硝酸溶液、10%硝酸溶液由65%硝酸配制；試驗中使用超純水(18.2 MΩ/cm), 由Elga超純水系統制得。

2 方法與結果

2.1 儀器條件 使用Thermo X SERIESⅡ型電感耦合等離子體質譜儀測試樣品, 實際操作中電感耦合等離子質譜的具體工作條件, 見表1。

表1 電感耦合等離子體質譜儀工作參數Table1 ICP-MS operating conditions and parameters

2.2 采用標準曲線法測定鋁離子的濃度

2.2.1 內標溶液的制備 取Be、Sc標準儲備液適量, 用2%硝酸溶液稀釋制成5 μg/L的溶液。

2.2.2 標準溶液的制備 取鋁標準物質適量, 用2%硝酸溶液稀釋制成1 μg/ml的溶液, 作為鋁標準儲備溶液；精密稱取鋁標準儲備溶液0.010、0.040、0.100、0.250、1.000 g, 精密稱定,置5個50 ml具塞塑料瓶中, 加2%硝酸溶液至總重達到50 g左右, 精密稱定, 搖勻, 即得；同時制備標準空白溶液。

2.2.3 樣品溶液的制備 透析用水樣品溶液不需硝化, 直接在500 ml樣品中加入10 ml硝酸即可作為樣品溶液；同法取超純水制備樣品空白溶液。

2.2.4 測定法 將樣品進樣管置于樣品溶液和鋁標準溶液中, 內標進樣管置于內標溶液中, 開始測定, 測定結束后用2%硝酸溶液沖洗樣品進樣管后, 繼續測定下一個樣品。在測定過程中內標進樣管應始終置于內標溶液中；測定高濃度轉至低濃度時, 用2%硝酸溶液較長時間沖洗樣品進樣管。

2.2.5 方法學考察

2.2.5.1 檢出限 檢出限是指由特定的分析步驟能夠合理地檢測出的最小分析信號求得的最低濃度。本實驗對試劑空白進行10次平行測定, 計算空白標準偏差, 確定鈀的檢出限達到 1.0 μg/L。

2.2.5.2 標準曲線 取標準空白溶液、濃度由低到高的5份標準溶液依次分別進樣, 將所得測定元素的讀數除以其對應內標元素的讀數, 得該元素的一系列相對響應值, 并對其相應的進樣濃度(μg/L)進行線性回歸, 繪制標準曲線, 鋁的線性方程為：y=11348x-393.15, 線性相關系數為0.99997。

2.2.5.3 精密度 取“2.2”項下的標準溶液, 3個濃度(0.5、1.0、5.0 μg/L)分別重復測定3次, 結果鋁的RSD分別為1.2%,0.8%, 3.0%(n=9)。

2.2.5.4 加樣回收率 精密量取樣品儲備溶液0.5 ml和1 ml,分別置2個50 ml塑料瓶中, 分別精密加入“2.2”項下的鋁標準貯備溶液1 ml和2 ml, 加2%硝酸溶液稀釋總重達到50g左右, 精密稱定, 搖勻后測定。結果鋁的加樣回收率為97.9% ；RSD 為 3.6%(n=6)。

2.3 樣品測定 取樣品溶液, 按上述方法測定, 采用標準曲線法計算鋁元素含量, 結果見表2。

表2 14批樣品含量測定結果Tab 2 Results of content determination of 14 samples

3 討論

3.1 質譜條件的優化及質譜干擾的消除 質譜實驗參數的優化主要是通過調節霧化氣流量、等離子體氣流量、冷卻氣流量、碰撞氣流量、離子鏡組工作電壓等工作參數, 使進樣系統在一定的提升量下維持較高的霧化效率和足夠的信號強度。質譜條件優化結果, 如表1所示。鋁的質譜干擾主要來源于同位素干擾和分子、離子干擾, 如Al的同位素干擾, 其消除方法是采用合適的校正方程。

3.2 內標元素的選擇 在質譜分析過程中不可避免地存在基體效應和接口效應, 對待測元素信號強度產生增強或抑制效應,因此在測量過程中需選擇合適的內標元素, 使其信號強度隨著基體效應、接口效應而與待測元素信號強度同時增強或降低,而兩者之間的比值在一定時間內基本維持一致, 從而有效降低分析過程中由于基體效應及接口效應所產生的影響。本實驗比較了Be和Sc對透析用水中鋁元素的測定結果, 確定Be作鋁的內標元素效果較好, 并且可以校正儀器靈敏度的漂移。

3.3 測定對血液透析用水中鋁元素的意義 鋁元素不僅非人體所需, 而且對人體的危害十分可怕。人體允許每日攝入鋁的量是：每公斤體重不超過0.7 mg, 一個50 kg體重的人, 每日的鋁攝入量不應超過35 mg［3］。過量攝入鋁元素還會對人體產生以下危害:導致老年性癡呆;可能引起骨質疏松, 容易發生骨折;使機體免疫功能下降;導致非缺鐵性貧血癥。低濃度的鋁也可產生蓄積, 對神經系統、骨骼、肝、腎、心和免疫系統等都會造成不同程度的損害［6］。血液透析中的透析用水是透析病人直接接觸血液的介質, 如果鋁含量超標, 會引起鋁在體內的蓄積, 發生透析性骨營養不良、透析性腦病綜合征等鋁元素的毒害作用。中華人民共和國醫藥行業標準YY0572-2005規定血液透析用水中的鋁的最大允許量為0.01 mg/L, 采用電感耦合等離子體質譜法能夠準確的測定血液透析用水中的鋁, 有效控制鋁對透析患者的危害。

［1］ 張加玲, 劉桂英.鋁對人體的危害、鋁的來源及測定方法研究進展.臨床醫藥實踐雜志, 2005,14(1):3-6.

［2］ 胡瓊.鋁對神經系統毒性作用研究進展.國外醫學(衛生學分冊), 2005, 32(2):113-116.

［3］ 梁春穗, 胡曙光, 王晶, 等.食品中鋁的分析方法改進及在風險監測中的應用.中國食品衛生雜志, 2012,24(2):97-101.

［4］ S Burks, Huddlestone, AC Alfrey, et al.A fatal encephalopathy in chronic haemodialysis patients.The Lancet, 1976.

［5］ 耿薇, 鄭敏燕, 魏永生.電感耦合等離子體原子發射光譜法測定自來水中的8種元素.化學研究, 2013,24(1):86-87.

［6］ 單紅賓, 劉學英, 徐玉文.ICP-MS法測定米力農注射液中鋁離子的含量.藥學研究, 2013, 32(2):83-84.