濾紙制樣–X 射線熒光光譜法同時(shí)測(cè)定血液中7 種微量元素

王西

(中陜核工業(yè)集團(tuán)綜合分析測(cè)試有限公司，西安 710025)

血液中微量元素一般包括鈣、鎂、鐵、鉀、鈉等。血液中微量元素含量及代謝與人體健康密切相關(guān)，含量過(guò)多、不足或不平衡均會(huì)不同程度地導(dǎo)致人體生理的異?；蚣膊〉陌l(fā)生［1–3］，因此測(cè)定血液中微量元素含量具有重要意義。目前測(cè)定血液中微量元素的方法主要有電感耦合等離子體發(fā)射光譜法［4–5］、電感耦合等離子體質(zhì)譜法［6–8］、原子吸收法等［9–10］。血樣中含有較多的有機(jī)物，稀釋后測(cè)定容易堵塞進(jìn)樣系統(tǒng)，且干擾嚴(yán)重。因此上述方法均需要對(duì)血液樣品進(jìn)行消解后測(cè)定，消解過(guò)程繁瑣，且嚴(yán)重污染環(huán)境。X 射線熒光光譜(XRF)法具有制樣簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、冶金、礦山、環(huán)保、建材等領(lǐng)域［11–14］。該方法不需要消解樣品，通過(guò)簡(jiǎn)單的方法制備樣品，使樣品具有光滑的表面，元素分布均勻，從而消除顆粒度效應(yīng)及基體效應(yīng)。常用的制樣方法主要有粉末壓片法、熔融法、合金塊樣、濾紙法［13–16］等。目前采用X 射線熒光光譜法同時(shí)測(cè)定血液中鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、鋅、銅7 種微量元素還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，筆者針對(duì)血液的特點(diǎn)，采用濾紙制樣，建立了X 射線熒光光譜測(cè)定血液中7 種微量元素的方法，該方法不需要對(duì)樣品進(jìn)行消解處理，血液用量少，分析速度快，結(jié)果準(zhǔn)確，環(huán)保，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀： ZSXprimusⅡ型，端窗銠靶X 射線管(4 kW)，30 μm 超薄鈹窗，最大工作電壓為60 kV，最大工作電流為150 mA，視野光欄為30 mm，日本理學(xué)公司；

粉末壓樣機(jī)：BP–1 型，丹東北方科學(xué)儀器有限公司；

微量移液器：10～100 μL，美國(guó)賽默飛世爾科技有限公司；

分析天平：BSA124S–CW 型，感量為0.1 mg，德國(guó)賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；

馬弗爐：SGM28811 型，溫度范圍為0～1 400℃，洛陽(yáng)市西格馬儀器制造有限公司；

氯化鈉、氯化鉀、三氧化二鐵：光譜純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；

氧化鎂、碳酸鈣：光譜純，西隴化工股份有限 公司；

X 熒光專(zhuān)用濾紙：25 mm，日本理學(xué)公司；

硝酸、淀粉、鹽酸：優(yōu)級(jí)純，成都科隆化學(xué)品有限公司；

24 種金屬元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：其中鋅、銅的質(zhì)量濃度均為100 mg／L，基質(zhì)為2.5 mol／L 硝酸和微量鹽酸，編號(hào)為GSB04–1767–2004，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心；

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

X 射線熒光光譜儀的工作條件見(jiàn)表1。

1.3 溶液配制

鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：5 000 mg／L，將氯化鈉置于馬弗爐中于500～600℃溫度下焙燒1 h，冷卻至室溫后準(zhǔn)確稱(chēng)取1.271 7 g，加入超純水溶解，溶液轉(zhuǎn)移至100mL 容量瓶中，以超純水定容至標(biāo)線，搖勻。

表1 儀器工作條件

鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：5 000 mg／L，將氯化鉀置于馬弗爐中于500～600℃溫度下焙燒1 h，冷卻至室溫后準(zhǔn)確稱(chēng)取0.955 9 g，加入超純水溶解，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，以超純水定容至標(biāo)線，搖勻。

鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液：5 000 mg／L，將氧化鎂置于馬弗爐中于800℃溫度下焙燒至恒重，冷卻至室溫后準(zhǔn)確稱(chēng)取0.833 3 g 于燒杯中，加入10%鹽酸溶液加熱溶解，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，用10%鹽酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻。

鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液：5 000 mg／L，將碳酸鈣置于烘箱中于110℃溫度下干燥2 h，準(zhǔn)確稱(chēng)取1.250 0 g 于燒杯中，加入10%鹽酸溶液加熱溶解，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，用10%鹽酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻。

鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液：5 000 mg／L，將三氧化二鐵置于烘箱中于110℃溫度下干燥2 h，準(zhǔn)確稱(chēng)取1.428 6 g于燒杯中，加入10%鹽酸加熱溶解，溶液轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，用10%鹽酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻。

鋅、銅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：50 mg／L，移取24 種金屬元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液25 mL，置于50 mL 容量瓶中，用5%鹽酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻。

鉀、鈉、鈣、鎂、鐵混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：2 500 mg／L，分別移取25 mL 鉀、鈉、鈣、鎂、鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液于200 mL 燒杯中，置于電熱板上于100℃溫度下加熱濃縮，然后轉(zhuǎn)入50 mL 容量瓶中，用5%鹽酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻。

系列鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、鋅、銅混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：分別移取鋅、銅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0，0.25，0.5，2.5，5.0，10.0，25 mL，鈉、鉀、鈣、鎂、鐵混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0，0.10，0.5，1.0，5.0，10.0，20.0 mL，分別置于7 只100 mL 燒杯中，置于電熱板上于100℃溫度下加熱濃縮，然后分別轉(zhuǎn)入25 mL 容量瓶中，用5%鹽酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻，配制成鋅、銅的質(zhì)量濃度均分別為0.0，0.5，1.0，5.0，10，20，50 mg／L，鈉、鉀、鈣、鎂、鐵的質(zhì)量濃度均分別為0.0，10，50，100，500，1 000，2 000 mg／L 的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。零點(diǎn)為5%鹽酸的超純水溶液。

1.4 樣品制備

1.4.1 底托制備

稱(chēng)取約4.0 g 淀粉，置于壓樣模具中，在40 MPa壓力下壓制10 s，成型出模后置于干燥器中備用。

1.4.2 樣片制備

將直徑為25 mm 的慢速濾紙置于樣品底托片上，準(zhǔn)確滴加50 μL 血液樣品于濾紙上，放入烘箱中，于50℃溫度下烘干30 min，將濾紙置于淀粉樣品底托中央，以40 MPa 的壓力壓制30 s，壓制成待測(cè)樣品。同法制備空白樣品。

1.4.3 標(biāo)準(zhǔn)樣品制備

按1.4.2 樣品制備方法，將1.3 中的系列鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、鋅、銅混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液制備成系列標(biāo)準(zhǔn)樣品，待測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品制備

樣品制備是XRF 分析的關(guān)鍵，在濾紙上滴加血液樣品后，濾紙片凹凸不平，且在高溫條件(大于50℃)下，濾紙片變得干硬松脆，無(wú)法與淀粉環(huán)壓制成型，試驗(yàn)結(jié)果表明，在50℃條件下烘干，在40 MPa 壓力下壓制30 s，所得待測(cè)樣片表面光滑平整，測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性好，滿(mǎn)足測(cè)定要求。

2.2 濾紙直徑和光欄大小選擇

將定量溶液滴到濾紙上時(shí)，溶液在濾紙上擴(kuò)散方向和程度的一致性存在較大差異，當(dāng)濾紙直徑大于光欄時(shí)，這種差異會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果失真。因此，選擇直徑為25 mm 的濾紙片，小于儀器選用的30 mm光欄，使得溶液的擴(kuò)散方向受到限制，保證了測(cè)定值僅與待測(cè)指標(biāo)絕對(duì)量有關(guān)，與分布的均勻性無(wú)關(guān)，從而消除了由于溶液在濾紙水平方向擴(kuò)散不一致導(dǎo)致的偏差。

2.3 溶液體積選擇

在濾紙上分別滴加20，30，40，50，60，70 μL 樣品溶液，觀察溶液擴(kuò)散效果。結(jié)果表明，當(dāng)?shù)渭尤芤后w積大于50 μL 時(shí)，由于濾紙有限的吸附能力導(dǎo)致溶液向?yàn)V紙環(huán)中擴(kuò)散，無(wú)法保證測(cè)定值與總量一致，故選用50 μL 血液溶液為最優(yōu)滴加體積。

2.4 內(nèi)標(biāo)影響

在分析試樣厚度小于元素分析線的有效分析厚度時(shí)，測(cè)得的X 射線熒光強(qiáng)度應(yīng)與濾紙上待測(cè)元素的絕對(duì)含量有關(guān)；但每個(gè)元素的有效分析厚度不同，而且濾紙厚度和濾紙對(duì)液體的擴(kuò)散程度也不完全一致。為了提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用Co 作為內(nèi)標(biāo)對(duì)其進(jìn)行校正，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，采用內(nèi)標(biāo)校正時(shí)測(cè)定結(jié)果的精密度明顯優(yōu)于無(wú)內(nèi)標(biāo)校正的測(cè)定結(jié)果。

表2 加內(nèi)標(biāo)與不加內(nèi)標(biāo)測(cè)定結(jié)果

2.5 線性方程與檢出限

在1.2 儀器工作條件下，分別對(duì)1.4.3 中的系列標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)定，以各元素的質(zhì)量濃度(x)為橫坐標(biāo)，以待測(cè)元素與內(nèi)標(biāo)鈷元素?zé)晒鈴?qiáng)度比值(y)為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線，計(jì)算線性方程和相關(guān)系數(shù)。在1.2 儀器工作條件下，對(duì)11 個(gè)空白樣品進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3 倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)應(yīng)的待測(cè)元素濃度作為方法檢出限。各元素的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限見(jiàn)表3。

表3 線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限

由表3 可知，7 種元素在各自的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，各元素檢出限為0.17～6.02 mg／L，滿(mǎn)足測(cè)定要求。

2.6 精密度試驗(yàn)

按照1.4 樣品制備方法，對(duì)某體檢中心編號(hào)為XY–1，XY–2，XY–3 的3 個(gè)血液樣品分別平行制備5 份待測(cè)樣品，在1.2 儀器工作條件下進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，并與常規(guī)分析法測(cè)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4 可知，各元素測(cè)定結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.58%～4.96%，表明該方法精密度良好，并且各元素測(cè)定結(jié)果與常規(guī)分析法測(cè)定結(jié)果基本一致，滿(mǎn)足測(cè)定要求。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果

2.7 加標(biāo)回收試驗(yàn)

移取編號(hào)為XY–1，XY–2，XY–3 的3 個(gè)血液樣品各5.00 mL，置于10 mL 容量瓶中，分別加入1.3中的鈉、鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液1.00 mL，鈣、鎂標(biāo)準(zhǔn)溶液0.05 mL，鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液0.50 mL，銅、鋅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液0.50 mL，用5%鹽酸溶液定容至標(biāo)線，搖勻，按1.4 方法制備加標(biāo)樣品，在1.2 儀器工作條件下分別進(jìn)行測(cè)定，各元素加標(biāo)量及測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。由表5 可知，樣品加標(biāo)回收率為91.4%～107.0%，表明該方法具有較高的準(zhǔn)確度，滿(mǎn)足分析要求。

3 結(jié)語(yǔ)

建立了X 射線熒光光譜同時(shí)測(cè)定血液中7 種微量元素的方法。針對(duì)血液的特點(diǎn)，利用濾紙制樣，規(guī)避了血液常規(guī)分析法繁瑣的消解過(guò)程。該方法制樣簡(jiǎn)單，元素分布均勻，無(wú)顆粒度效應(yīng)，無(wú)酸氣揮發(fā)，各元素測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度及精密度均達(dá)到了分析要求，且綠色環(huán)保，適用于血液中微量元素的快速測(cè)定。

表5 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果