石墨爐原子吸收法測定尿鎳的方法及其應用研究

張瓊 周小敏

【關鍵詞】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，可達到2.5%左右，同時該物質參與某些酶代謝，也是物質組成之一，可維持人體生理功能的生物學。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、蔬菜，攝入量0.4mg/d可達到生理需求。不過，盡管該物質是人體必需元素之一，但過量攝入或接觸，有致癌風險都可能危害人體健康[2]。尤其對于鎳作業環境工作人群而言，吸入較多高濃度的鎳及其化合物，可導致中毒的發生，以皮膚過敏紅腫、潰爛等過敏反應較為常見，長期接觸增加鼻癌、肺癌罹患風險[3]。尿鎳測定是較好的生物接觸指標，旨在通過測定人體的尿鎳水平，以及時發現從事鎳作業人群的職業性危害情況，對于判斷鎳吸收及鎳中毒程度具有重要的診斷價值，可為職業病的防治提供科學依據[4]。從相關研究看出，測定尿鎳的主要方法是石墨爐原子吸收法，優點是不用消解尿液，靈敏度高，得到檢查者的認可[5]。隨著臨床研究增多，發現這種方法測定期間，若運用現行標準處理，會受到多種因素干擾，比如機體、峰形、信號、背景等，加上低濃度值重現性不強，使得測定結果準確度下降[6]。為了進一步改善這種情況，本次研究不同譜線在石墨爐原子吸收法測定尿鎳中的作用，研究結果如下。

1材料與方法

1.1儀器與測定條件

儀器選擇德國耶拿公司的ContrAA700型連續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型自動進樣器。試驗條件包括波長232nm、341nm，以及燈電流25mA、光譜通帶0.2nm、石墨爐進樣量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，還涉及鎳標準儲備液（100μg/mL）與鎳標準應用液（經標準液逐步稀釋到0.1μg/mL與1.0μg/mL）。

1.3配制及測定工作曲線

選擇樣品杯7個，均為1mL，配制標準系列，依次標記為S0～S6，將儀器調整到最佳狀態，測定標準系列的吸光度值，用測得的吸光度值與對應的尿鎳濃度（μg/L）繪制標準曲線，得到曲線的回歸方程，其中標準系列配制參數可見表1。

標準系列方程：y=0.0064x+0.0037，r=0.9996

1.4尿樣收集與測定

尿液樣品用聚乙烯塑料管收集，采集約100mL尿樣樣本，快速進行尿液相對密度的測定，校正采用比重校正法，尿樣的標準比重為1.020，如若不能及時檢測，以尿∶濃硝酸為100∶1進行酸化，保存在4℃冰箱待檢。有相關研究表明，在4℃狀態下，標本靜置時間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以內無差異（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，進樣20μL，其余按照測定標準系列操作同樣處理，計算樣品與空白吸光度值，進而以回歸方程算出鎳濃度。此外，根據相對密度校正法校正樣品結果，計算方法為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。

1.5石墨管選擇

選用熱解涂層石墨管以改善尿鎳峰型、提高檢測的靈敏度，降低基體干擾[6]。

1.6基體改進劑及濃度選擇

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

1.7升溫程序

在試驗期間，石墨爐用光學控溫儀處理，升溫程序如下。（1）100℃：升溫時間5min，控溫時間25min，流速250mL/min。（2）130℃：升溫時間30min，控溫時間35min，流速250mL/min。（3）1350℃：升溫時間20min，控溫時間25min、流速250mL/min。（4）2300℃：升溫時間0min，控溫時間5min，流速0mL/min。（5）2500℃：升溫時間1min，控溫時間5min，流速250mL/min。依據鎳元素的特點（2730℃，熔點為1453℃），本實驗決定選用原子化溫度為2500℃，在此溫度下進行原子化，監測吸光度值，吸光度值A與樣品濃度值C成正比關系。

2結果

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，發現工作曲線于0～50μg/L為線性相關，相關系數r=0.9996，S=0.0037（圖1）。通過預估法定量下限樣品，根據研究條件，獲得如表2的結果，回歸曲線，得到標準系列回歸方程式為：y=0.0064x+0.0037，r=0.9996。此外，結合樣品信號3倍標準差及其濃度、響應值，最終得到檢出限（MDL），檢出限為0.45μg/L，定量下限1.46μg/L。

2.2空白質控實驗

檢測前對玻璃器皿、樣品杯、試劑、正常人尿樣等進行空白檢測，以控制污染，保證檢測準確性，在空白吸光度<0.015A情況下進行標準曲線和指定濃度樣品的檢測，從表2可看出，測定濃度與樣本濃度一致，測量誤差小，穩定性較好。

2.3準確度分析

以加標回收法評估本次方法的準確度，將正常人混合尿加低濃度、中濃度、高濃度標準溶液，混合均勻后測定，去除尿本底，計算加標回收率，加標回收率均在90%～110%，符合加標回收的要求，具體數據可見表3。

2.4實際應用分析

選擇低暴露的鎳工作人員的職業健康體檢樣本進行實際分析，最終選擇280例，以本次研究方法測定尿鎳水平，發現其中251例樣本中尿鎳水平不超過10μg/L，最高值為233μg/L。

3討論

鎳作為人體必需微量元素，可激活人體各類酶，參與代謝，研究發現人體暴露在過量鎳化合物中，可能誘發呼吸性系統損傷或接觸性皮炎[8]，同時鎳的致癌性在上世紀已經受到關注，在精煉鎳的員工中檢出鼻咽癌與肺癌等情況，需引起重視。具體來說，鎳作為人體必須的微量元素，對人體機能有著積極的作用，但是接觸或者攝入過多的鎳和鎳鹽反而會對人體產生較大的損傷。為此我們需要對這一元素進行分析，了解其具體的性質，結合實際的情況以及需要對這一元素進行處理，最大化降低其對人體產生的負面影響，希望通過本文的論述為有關工作的開展提供助益。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、電鍍及電池等領域，廣泛用于飛機、雷達等各種軍工制造業，民用機械制造業和電鍍工業等。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。電鍍鎳的加工量僅次于電鍍鋅居第二位，其消耗量占到鎳總產量的10%左右。從事此作業工作的工人長期接觸鎳，為了保護勞動者的健康，尿鎳作為生物監測指標，可反映作業工人身體內的鎳濃度水平，可接觸尿鎳測定，尿鎳測定方法主要有分光光度法、石墨爐原子吸收法、等離子體質譜法等，但分光光度法操作繁瑣，靈敏度低，結果不準確，而等離子體質譜法儀器昂貴[9]，基層單位無法配備，用此方法測定尿鎳無法廣泛普及，石墨爐原子吸收法相對較好，但也存在一些問題，可以進一步完善。本次就341nm波長的鎳副靈敏線更替1%硝酸稀釋，用0.05%TritonX-100尿樣對尿鎳檢測，以改善背景負吸收與峰形毛糙現象，提升穩定性、靈敏度，獲得的結果也更符合實際，得到了證實。

為了確保測定結果可靠，在檢測各項條件選擇上有著一定的策略，比如選擇波長時，鎳主靈敏線232nm燈能量低，鄰近有譜線2條，能受波長輻射與背景誤差干擾，信噪比差，對空白溶液、樣本溶液測定時，負吸收大。波長341nm譜線，同條件下基本無背景負吸收，加上有光滑與平整的峰形，可重復操作，當尿樣不足10μg/L濃度，測定5次可得不錯的RSD值，同時測得結果穩定可靠[10]。市面上石墨管可選擇的種類很多，但從研究與文獻來看[11]，帶端蓋熱解涂層平臺石墨管背景峰最好，效果也更令人滿意。同時，在研究中醋酸、稀釋液及其用量選擇十分重要，經比較后發現，鹽酸、硝酸差異不明顯，但鹽酸有較強的腐蝕性，次數越多，石墨管電阻改變越大，會分解氯離子，結合多種金屬陽離子，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，樣品表面張力得到增強，石墨管接觸面也明顯擴大，吸光度高，重復性強，此基改劑體系在確保準確度方面比較優化。此外，如何選擇程序升溫參數也比較關鍵，尿液成分復雜，升溫程序不同于一般水溶樣品，干燥時升溫更快，容易導致尿樣暴沸，溫度較低則會導致干燥不全，出現飛濺，樣本損失較大。本次采取100℃～130℃兩步法干燥，延長了時間，升溫緩慢，更能滿足試驗要求。

文中表3分析結果看出，體檢樣本中低濃度較多，為此選擇341nm譜線測定尿鎳，有著良好的信噪比，且結果穩定、可靠，實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本，因此此方法比較適合工作實際，可推廣應用于職業接觸人群中尿鎳的測定。綜上所述，341nm譜線與232nm譜線應用在石墨爐原子吸收法測定尿鎳中，341nm譜線所得結果更可靠，而且可避免232nm的背景負吸收與峰形毛糙，在低暴露人群中適合批量測定。