大鼠全血、粪便中铅的富集分离与测定

吴 晶，刘多见，唐晓萍，刘雅琼，王京宇

0 引言

近年来，不少研究人员利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）进行铅浓度及铅同位素测定，并将其应用于大气、土壤、水系和农产品铅污染源的溯源[1-6]以及考古[7]、矿石[8]等方面的研究。据文献报道，当样品中铅的质量分数大于8 ng·mL-1[9]且基体离子的质量分数小于400 ng·mL-1[10]时，铅同位素测定的精密度、准确度较好，结果较为可靠。然而，在实际工作中，绝大部分环境、生物、食品、纺织品等样品中均存在铅含量低而基体元素相对复杂且浓度高的特点，很难满足上述的同位素测定要求。如果通过增大样品用量来满足铅总量的准确定量，则会在测定过程中产生严重的基体效应，并引起仪器基线漂移、信号衰减及进样口污染、堵塞等问题[11-12]。

为解决基体效应的问题，曾静等人研究了CAIS校正法，但此法仅能克服基体效应，而对排除信号衰减及进样口污染、堵塞等现象帮助不明显[11，13]。也有研究[14-15]采用微流动注射系统在ICP-MS进样前进行预富集，但是测量精密度的大小受到流动注射系统稳定性的影响，且需要对螯合剂浓度、淋洗及洗脱时间和流速等进行优化，给测定工作带来很多额外的操作。因此，若能简化富集方法，使铅元素与复杂的基体高效率地分离开来，无疑会大大改善测定工作中的上述问题。

在以前的研究中，已使用专利方法对模拟全血基体及模拟纺织品提取液中的痕量铅进行富集分离，取得了较为理想的效果[16-17]。本研究拟使用专利方法[18]对铅染毒大鼠全血和粪便样品消化液中的铅进行富集分离，用ICP-MS测定富集分离前、后的铅浓度，并对富集分离的效率进行分析。首次将该专利方法用于实际生物样品中，可为该方法在实际样品中的应用提供依据，并为该方法用于环境、进出口商品等提供参考。

1 实验部分

1.1 材料及试剂

5周龄的健康SD雄性大鼠（约150 g，北京大学医学部动物实验中心提供，饲养于2级环境），SPF基础低铅饲料。

美国国家标准局Pb天然同位素标准物质SRM981，1 000 mg·L-1铅标准溶液（国家标准物质中心 GSB），1 000 mg·L-1铑标准溶液（GFS Chemicals，Inc.），BV-Ⅲ级超净高纯硝酸（苏州晶瑞化学有限公司），BV-Ⅲ级超净高纯氨水（北京化学试剂研究所），优级纯高氯酸（天津市化学试剂一厂），分析纯三水合乙酸铅（西陇化工股份有限公司），18 MΩ·cm超纯水（北京双峰众邦科技发展有限公司 GN-RO-100型水机制得）。

1.2 仪器和装置

Elan DRCII型电感耦合等离子体质谱（ICPMS）（美国 Perkin Elmer公司）；BS110S 电子天平（德国赛得利斯公司）；EG20B电热板（Lab Tech公司）；GL-88B旋涡混合器（江苏海门麒麟医用仪器厂）；B160A型医用低速离心机（白洋离心机厂）。

1.3 实验方法

1.3.1 动物模型及样品采集

（1）分组：大鼠24只，适应性喂养1周后，根据体质量按每组6只随机分成4组：对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组。（2）染毒方式：空白对照组饲以去离子水，其他各实验组采用醋酸铅去离子水溶液按0.5 mL/100 g体质量经口灌胃染毒，隔日染毒一次，连续染毒10次。低、中、高剂量组染毒剂量分别为 20.0、40.0、80.0 mg/kg 体质量，根据体质量同步调整灌胃剂量。（3）样品采集：血样：将大鼠用乙醚麻醉后取股动脉血约6 mL置于低铅肝素锂抗凝管中，4℃冷藏保存备用；粪便：最后一次染毒12 h后，将大鼠独立分笼置于下方接有粪尿分离器的代谢笼中，禁食不禁水，连续收集最后一次给药起12 h内的粪便样品。粪便干燥后称重，置于聚乙烯自封袋中。于-20℃冰箱中保存。

1.3.2 样品前处理

（1）消化：准确称取适量样品，置于石英消化杯中，加入适量 HNO3∶HClO4（20∶1）混酸，室温放置 12 h后，置于电热板加热消解，达到消解终点后冷却，以去离子水转移，定容为消化液。将消化液分成2部分，一部分直接上机测定铅浓度，另一部分富集分离后再进行测定。（2）铅的富集分离：在室温下，向消化液中加入浓NH3·H2O，边加边摇匀，直至溶液pH值为7～9，且出现沉淀；以3 000 r/min进行离心，弃去上清液。沉淀部分用体积分数为1%的HNO3溶解，并根据测定需要进行定容，待测。

1.3.3 ICP-MS工作条件

采用早期建立的ICP-MS同时测定铅浓度及同位素方法[9]，在优化条件下对样品进行同位素204Pb、206Pb、207Pb和208Pb逐一扫描，以同时获得浓度及同位素比值。

仪器条件为：射频功率1 100 W，等离子气体流量 15 L·min-1，辅助气流量 1.85 L·min-1，雾化气流量0.95 L·min-1，离子镜电压 6.1 V，脉冲电压 1 100 V，跳峰扫描模式，扫描点数150 reading，驻留时间30 ms，重复次数为9次。

1.3.4 质量控制

严格按照操作规程进行各样品的采集，并采用低铅容器保存，防止外源性污染。实验中使用的仪器、工具均经过检定和校准，保证了数据的准确性。所使用的石英器皿均经50%的HNO3溶液煮沸3 h并浸泡12 h，再以超纯水冲洗20遍，晾干备用。

测定中使用国家标准物质作为质控标样检验测定结果的可靠性，并用SRM 981标准铅试剂校正质量歧视效应和仪器漂移。

1.3.5 测定与分析

1.3.5.1 铅的定量模式

（1）外标法（标准工作曲线法）：配置一系列标准工作曲线，5、10、20、50 ng·mL-1标准溶液（介质为1%的HNO3）。经富集分离后的生物样品采用此法测定铅4个同位素的强度，测定中每6个样品插入同位素标准物质SRM981溶液监控仪器状态。

（2）内标法：以铑（Rh）作为内标元素，以克服基线漂移、基体效应，未经富集分离的生物样品采用此法进行测定。

1.3.5.2 统计分析

所得数据采用SPSS 13.0软件进行统计学分析。

2 结果与讨论

2.1 测量精密度

由于各个铅同位素的比值变化范围很小，因此，测量精密度必须满足相应的RSD要求才能准确区分样品中铅同位素比值的变化。为考察本实验测量的精密度，采用10 ng·mL-1SRM981 Pb标准溶液来检测连续测量次数下的精密度变化，结果见表1。

表1 用ICP-MS测量铅同位素比值的精密度结果

由表1可见，仪器测定条件完全满足铅同位素检测的要求。

2.2 生物样品中铅的富集分离效率

由表2可见，在血液样品中，无论是对照组还是铅染毒组，低浓度的铅和较高浓度的铅均可以有效地富集分离出来，各组的回收率均值达到97.45%～98.66%。

表2 全血样品中铅浓度的测定值及回收率

由表3可见，对于粪便样品，虽然其基体非常复杂，但是对于对照组与各染毒剂量组，低浓度的铅和高浓度的铅利用此方法同样可以以较高的效率富集分离出来，各组的回收率均值可达到93.94%～97.02%。

表3 粪样中铅浓度的测定值及回收率

上述血样、粪样的各组实验结果进一步验证了基体中痕量铅的富集分离方法的实用性和可靠性[18]。研究还发现，测定过程中，由于样品基体过高而造成的ICP-MS基线漂移、信号衰减甚至进样口堵塞等问题也得到很好地克服，与前面的研究结果吻合[16-17]。

3 结论

基于前期工作的基础，本研究将复杂基体中痕量铅的富集分离方法首次应用于大鼠全血及粪便等基体较为复杂的实际生物样品中，得到较高的铅回收率，说明此方法完全适用于基体复杂的血样、粪便等生物样品中痕量铅的富集分离。此外，还明显延长了ICP-MS对生物样品中铅同位素进行连续测定的时间，且操作简便、成本低，可以推广应用。

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