萃取色谱法在生物和环境样品分析中的应用研究

黑龙江 张晓玲

萃取色谱法是一种无机分离分析技术。在环境科学和辐射防护领域里，诸如天然水、空气浮尘、各种动植物组织、各类食品、土壤、动物排泄物等复杂的生物和环境样品中的放射性核素，特别是一些高毒性的α和β放射体，常常需要进行分离和测定。由于样品种类繁多，基体成分极其复杂，同时放射性核素的含量极微，因此要求分离方法不仅有良好的选择性，而且对低水平放射性核素有很好的浓集作用。与其他分离方法相比，萃取色谱具有方法简单、选择性好、有良好的浓集效率，故已广泛用于生物和环境样品中低水平放射性的分析和监测。

90Sr是核裂变产物的一个主要成分，它具有裂变产额高，半衰期长，亲骨性等特点，属高毒性核素，是核辐射防护和核环境生态重点研究对象之一。如用HDEHP-聚三氟氯乙烯萃取色谱法来测定食品和尿中低水平的90Sr。该法的主要改进之处在于通过测定90Y活性来间接计算90Sr含量，使生物样品中大量存在的钙及其它磷酸盐对测定不产生干扰，从而简化了手续，提高了分析的准确性和工作效率。实践表明，采用该法来测定食品或其他生物样品中的90Sr，化学产额高达90%以上，数据重现性好。程序对137Cs、85-89Sr、103-106Ru、60Co、144Ce等常见放射性核素的去污效果好。同时，方法操作简便，试剂节省，色谱柱可再生重复使用。因此，这一方法可适用于生物和环境样品90Sr的常规分析。

在常规的生物和环境样品分析中，经过化学处理的样品体积有时比较大，如果用一般的柱萃取色谱法进行分离，由于流速限制、分析所费的时间较长，在实际应用中受到很大的影响。因此，又出现了一种间歇萃取法。该法是以涂渍了固定相的色谱粉直接投入待测的大体积样品中，剧烈搅拌，以选择性吸附其中待测的放射性核素。然后，将吸附有放射性核素的色谱粉定量转入色谱柱，继续进行洗涤和洗脱等操作。若在此色谱柱底部预先装上少量未经使用的色层粉，这样可望得到更高的回收率。显然，应用此法可明显缩短操作时间，但基本条件是要选择合适萃取剂作固定相，使其对待测核素有很高的萃取能力。

钚是一个极毒的放射性元素，在环境和生物样品中钚的测定受到人们的广泛关注。如有以叔胺试剂N-235为固定相，用萃取色谱法测定了生物样品与食品中低水平的239Pu。该法首先将食物样品干法灰化，用浓硝酸加热浸取，并以NaNO2将钚调节成Pu（Ⅳ），然后以此作料液上柱，Pu（Ⅳ）被选择性地吸附于色谱柱上。经过用8mol/L HNO3和10mol/L HCl分别洗涤，最后用2mol/LHNO3-0.4mol/LH2C2O4溶液洗脱239Pu。色谱分离得到的含239Pu流出液，经电沉积法制成薄膜源，用本底α探测器测量。该法对食品中239Pu的化学回收率在85%以上，应用通用的α探测器（本底为1计数/小时），检测限为0.5微微居里/千克鲜食品。这个方法目前已经用于海产品的放射性调查。实践表明，应用上述方法调查的大黄鱼、牡蛎、海带、虾等三十种、四大类海产品中，239Pu的含量范围为0～7.7微微居里/千克。其中藻类含量最高，甲壳类次之，鱼类最低。结果与国外资料报道值符合，与离子交换法的测定值亦一致。

对于生物和环境样品中141-144Ce的分析，曾有报道对几种不同的化学分离、浓集方法作过比较，结果证实，萃取色谱法有不少方面胜过共沉法和萃取法。它的优点在于操作简便、待测核素回收率高、对共存核素去污性能好、试剂节省、分离时间不长。此法采用的是HDEHP-聚三氟氯乙烯色谱体系。样品经化学处理后，用溴酸钾将铈氧化为Ce（Ⅳ）,被色谱柱吸附，使铈与其它成分分离，然后用4mol/LHNO3-0.1mol/L抗坏血酸将铈还原为Ce（Ⅲ）而洗脱。该法的化学回收率为80～90%。若改变对样品的预处理方法，还可将此法用于海水和饮用水中141-144Ce的测定。此外，还有人曾用过N-235-硅藻土萃取色谱法测定废水中的237Np，洗脱剂是0.15mol/LHNO3-0.05mol/LH2C2O4，测定结果也不错。

对样品中的天然放射性元素分析方面，有应用N-235-聚三氟乙烯萃取色谱分离的放射化学分析法，如测定食品和天然水中的铀、钍和镭。该法利用N-235对HNO3介质中的铀、钍有良好的选择性萃取，使它们被萃取色谱柱吸附，而镭则不被萃取，从柱中穿透。然后用8mol/LHCl和0.5mol/LHNO3分别将保留于柱中的钍和铀洗脱。由此可将铀、钍和镭三者定量分离。最后，铀和钍用偶氮胂Ⅲ分光光度计法分析，镭用射气法或硫酸钡共沉淀-α辐射测量法测定。此法适用于样品中微克级铀、钍和微微克级镭的测定。

另外，近年来以多孔软性聚氨酯泡沫塑料为支持体的萃取色谱法，在大体积液体样品的浓集过程中也显示出独特的优越性。如应用I2-甲苯溶液浸渍的软性聚氨脂泡沫塑料从大体积水样中选择性地分离，浓集了131I。

关于萃取色谱法在环境和生物样品中测定低水平放射性核素的实际应用还有很多，不一一列举。总之，该法现已发展成为无机痕量分析实践中最有效的分离和预浓集的手段之一。它与分光光度法、原子吸收光谱法、质谱法、荧光光度法等物理化学分析法有机结合，已在无机痕量分析中得到普遍的应用。