微波消解ICP/AES标准加入法测定骨中金属毒物

吴玉红张 朋王 丹

（1 重庆警官职业学院 重庆 401331；2 重庆市公安局禁毒总队 重庆 400000；3 中国刑警学院 辽宁 沈阳 110035）

微波消解ICP/AES标准加入法测定骨中金属毒物

吴玉红1张 朋2王 丹3

（1 重庆警官职业学院 重庆 401331；2 重庆市公安局禁毒总队 重庆 400000；3 中国刑警学院 辽宁 沈阳 110035）

建立微波消解ICP/AES测定骨骼中As、Ba、Pb、Cd、Cr、Zn、Sb等金属毒物的方法。采用标准加入法进行定量分析。骨骼中As、Ba、Pb、Cd、Cr、Zn、Sb回收率在96.5%～103.5%之间；检出限小于5.5ng/mL，测定结果与国家标准物质人发和牛肝数据测定值基本一致。该方法回收率高、检测限低、能多元素同时测定，可以用于骨骼中金属元素的检测。

法医毒物分析 金属毒物 微波消解 ICP/AES 标准加入法 骨骼

金属毒物中毒检验在毒物检验案中较常遇到。金属毒物易蓄积于骨中，骨中含量较高，同时对于尸体已经火化的案件，骨灰是唯一的检材，骨灰中金属毒物损失较少，能反映人体中毒情况，具有非常实用的价值。目前对于金属毒物的检测，国内主要采用化学分析方法和原子吸收光谱法。化学分析方法，仅能检测胃内容等体外检材，灵敏度较低；原子吸收光谱法，重现性较差，尤其检测砷和汞。电感耦合等离子体发射光谱法（ICP／AES）是20世纪70年代发展起来的一种分析技术，具有操作简便快速、灵敏度和稳定性高、重现性好、线性范围较宽、能多元素同时测定等优点。目前，国内外采用ICP／AES法测定生物检材中金属毒物的报道较少，本研究旨在建立标准加入ICP／AES分析法，并将其用于骨骼及骨灰中金属毒物的检测。

1 实验部分

1.1 仪器与工作条件

电感耦合等离子体发射光谱仪（Leeman ABS公司，产地美国）。功率1.1kw，载气压力0.28Mpa，冷却气流量19L/min，辅助气流量0.8L/min，泵速1.7mL/min，雾化气压力344.5Kpa，实测流速2.6mL/min，观测位置自动优化。微波消解器MARSS5（Cem mark5公司，产地美国）。

1.2 试剂和材料

标准储备液：砷（As）、锌（Zn）、铅（Pb）、钡（Ba）、镉（Cd）、铬（Cr）、锑（Sb）单元素标准溶液，浓度均为100.0μg/mL，由国家标准物质中心提供，置于冰箱中冷藏保存。临用时用2%的硝酸稀释成一定浓度的单一元素标准溶液和混合标准溶液。

骨骼：购置于市场的新鲜猪骨，粉碎后放入坩埚中，在通风橱中于石棉网上小火烧烤至基本无烟冒出，骨呈灰色，进一步将其碾成粉末，干燥器中保存。

已标明元素标准含量的人发（GBW 09101）及牛肝（GBW(E)080193）：国家人发成份分析标准物质，由国家标准物质中心提供。

1.3 消解方法

准确取0.2g骨粉末于聚四氟乙烯消解管中，加入3.0mL浓硝酸和0.5mL双氧水，适度的旋紧管盖，按以下程序进行消解：最大功率1200W，50%功率利用率，以5min升至120℃（保持10min）/5min升至140℃（保持10min）/5min升至160℃（保持10min）/5min升至200℃（保持30min）。待消解结束后，冷却1.5h，打开消解管，放进内温150℃加热器中挥酸至0.5mL。取出消解管，待自然冷却后，用2%硝酸定容至10.0mL，然后用0.45μm亲水性滤头过滤，待检。

1.4 ICP/AES标准加入测定方法

取平行消解后骨骼样本6份，其中1份采用ICP/AES定量分析法，以仪器自定通用标准曲线法粗略测定骨中金属毒物的含量C粗略值。另外5份，加入不同浓度的混合标准溶液，用2%硝酸定容，制成浓度范围为C粗略值50%～150%之间的系列标准添加样本；分别采用ICP/AES定量分析法测定系列加标样品溶液中各元素的发射光谱强度；以浓度为横坐标，扣除试剂空白的光谱强度为纵坐标绘制曲线，外推曲线与横坐标相交的绝对值即为所测样品中各种元素的含量。

2 结果与讨论

2.1 消解方法考查

2.1.1 消解条件

准确取0.2g骨粉末，按上述程序消解。采用调节终温保持时间均为5min和采用调节终温为200℃时保持时间为10min，其余均为5min时，样本消解不完全，液体混浊或呈不同程度的黄色；将终温保持时间均延长为10min时，状态不稳定，呈浅黄色，回收率不稳定；将调节终温为200℃时保持时间为30min，其余为10min时，样本消解完全，溶液呈淡黄色透明状，检出限最低、回收率最高。因此，选择终温200℃保持时间为30min，其余终温保持时间均为10min的消解条件。

2.1.2 消解液体积

准确取0.2g骨粉末于消解管中，分别加入1、3、5mL浓硝酸和0、0.2、0.5、1.0mL双氧水，按本文方法进行消解。结果加入不同量双氧水得到的消解溶液均呈黄色透明状，但检出限不同，加入0.5mL和1.0mL双氧水时，检出限最低。考虑到双氧水易挥发，在高量密封加热时易爆炸，故选择0.5mL为加入量。

加入1mL浓硝酸，溶液消解不完全；加3mL和5mL浓硝酸，溶液消解较完全，均呈淡黄色透明状，回收率相近，但3mL检出限低于5mL。故选择3mL为加入量。

2.2 ICP／AES检测条件的确定

2.2.1 谱线波长的选择

通过实验筛选，选择分析线强度值较大、干扰少、背景等效浓度较低、信背比高的光谱线，其中元素波长（nm） As：193.70；Ba：455.40；Pb：220. 35；Zn：213.86；Cd：226.50；Cr：267.72；Sb：206.83。

2.2.2 载气流量的选择

实验显示，增加载气流量，谱线强度增大，信背比提高。但载气压力超过0.28Mpa后，则载气流量加大，发射强度降低，信背比也降低。因此，选用载气压力为0.28Mpa。

2.2.3 高频功率的选择

在载气压力为0.28Mpa条件下，考查高频功率为0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0kw时的信号强度、背景强度和信背比。结果BaⅠ随功率的增加信号强度降低，CdⅠ、CdⅡ、ZnⅠ、BaⅡ随功率的增加信号强度增强；所有元素随功率增加而背景强度也增强，且信背比降低（见图1）。综合实验结果，选择高频功率为1.1kw。

图1 高频功率与谱线发射强度

2.3 工作曲线的制备

取0.10g空白骨粉末若干份于消解管中，按照本文方法进行消解，分别添加50.0μg/mL Zn，0.5μg/mL As、Ba、Pb、Cr、Cd、Sb的混合标准溶液0.05，0.5，1.0，3.0，5.0mL进行检测。以每mL待测液中金属元素的浓度X为横坐标，发射光强度Y（扣除试剂空白）为纵坐标，进行线性回归，得到骨中各元素的回归方程（表1）。锌的线性范围为250ng/mL～2500ng/mL，其余金属元素的线性范围为2.5ng/mL～250ng/mL。

表1 骨骼中各元素的回归方程

2.4 方法的检出限

按本文方法平行制备11份空白骨进行消解并检测，根据测定结果计算标准偏差，以3倍标准偏差对应的浓度作为方法检出限，结果见表2。

表2 骨骼中各元素检出限和回收率

2.5 回收率实验

取骨粉末0.1g 5份于消解管中，分别添加1.0μg（Zn加20.0μg）各单一元素标准溶液（同时做空白骨5份），按照本文方法进行消解和测定。以各元素平均浓度值扣除背景值（空白）后做为平均测定值，结果见表2。从表中数据可见，各元素的回收率在96.5%～103.5%之间。

2.6 方法的准确度

对已标明元素标准含量的人发和牛肝按本文方法进行测定，结果见表3。结果表明本文建立的方法测值与标准值基本一致，说明本文方法可靠，可以用于骨骼中金属元素的检测。

表3 标准物质毛发和标准物质牛肝准确度实验

2.7 实际应用

取购自市场的新鲜猪骨敲碎小火烤至无烟，粉碎成粉末，取0.10g该粉末（同时做几组空白溶液），分别添加50.0μg/mL Zn，0.5μg/mL As、Ba、Pb、Cr、Cd的混合标准溶液0.05，0.5，1.0，3.0，5.0mL，按照文中法进行有机质破坏，用2%的硝酸定容至10mL，进行检测。按照文中的标准加入法计算，作图，反推出检材中待测重金属元素的含量。以计算其中金属Ba含量为例（见图2），Ba含量为0.055× 10÷0.1=5.5μg/g。结果猪骨骼中各元素含量分别为As0.6μg/g，Ba5.5μg/g，Pb4.4 μg/g，Cd0.12μg/g，Cr0.47μg/g，Zn239μg/g。

图2 猪骨中Ba的含量

1.Vesterberg O，Alessio L，Brune D，etal.International project reference valuesfor concentrationsof trace elements in blood and urine［J］.Scand Work Environ Health，1993，19，（1）

2.BaiShuo-zhu，Zhou Xiu-qing，JinHai-yan.Determinationof Five kinds of Trace Elements inMongo lian MedicinesbyMicrowave Digestion-ICP-AES［J］.Spectroscopy and Spectral Analysis，2009，29，（12）

注：本文系重庆警察学院科研启动经费“金属毒物和生物碱检测研究”项目资助；辽宁省重点实验室项目，项目编号：2009S098。