吳玉紅張 朋王 丹

（1 重慶警官職業(yè)學(xué)院 重慶 401331；2 重慶市公安局禁毒總隊 重慶 400000；3 中國刑警學(xué)院 遼寧 沈陽 110035）

微波消解ICP/AES標準加入法測定骨中金屬毒物

吳玉紅1張 朋2王 丹3

（1 重慶警官職業(yè)學(xué)院 重慶 401331；2 重慶市公安局禁毒總隊 重慶 400000；3 中國刑警學(xué)院 遼寧 沈陽 110035）

建立微波消解ICP/AES測定骨骼中As、Ba、Pb、Cd、Cr、Zn、Sb等金屬毒物的方法。采用標準加入法進行定量分析。骨骼中As、Ba、Pb、Cd、Cr、Zn、Sb回收率在96.5%～103.5%之間；檢出限小于5.5ng/mL，測定結(jié)果與國家標準物質(zhì)人發(fā)和牛肝數(shù)據(jù)測定值基本一致。該方法回收率高、檢測限低、能多元素同時測定，可以用于骨骼中金屬元素的檢測。

法醫(yī)毒物分析 金屬毒物 微波消解 ICP/AES 標準加入法 骨骼

金屬毒物中毒檢驗在毒物檢驗案中較常遇到。金屬毒物易蓄積于骨中，骨中含量較高，同時對于尸體已經(jīng)火化的案件，骨灰是唯一的檢材，骨灰中金屬毒物損失較少，能反映人體中毒情況，具有非常實用的價值。目前對于金屬毒物的檢測，國內(nèi)主要采用化學(xué)分析方法和原子吸收光譜法?；瘜W(xué)分析方法，僅能檢測胃內(nèi)容等體外檢材，靈敏度較低；原子吸收光譜法，重現(xiàn)性較差，尤其檢測砷和汞。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP／AES）是20世紀70年代發(fā)展起來的一種分析技術(shù)，具有操作簡便快速、靈敏度和穩(wěn)定性高、重現(xiàn)性好、線性范圍較寬、能多元素同時測定等優(yōu)點。目前，國內(nèi)外采用ICP／AES法測定生物檢材中金屬毒物的報道較少，本研究旨在建立標準加入ICP／AES分析法，并將其用于骨骼及骨灰中金屬毒物的檢測。

1 實驗部分

1.1 儀器與工作條件

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（Leeman ABS公司，產(chǎn)地美國）。功率1.1kw，載氣壓力0.28Mpa，冷卻氣流量19L/min，輔助氣流量0.8L/min，泵速1.7mL/min，霧化氣壓力344.5Kpa，實測流速2.6mL/min，觀測位置自動優(yōu)化。微波消解器MARSS5（Cem mark5公司，產(chǎn)地美國）。

1.2 試劑和材料

標準儲備液：砷（As）、鋅（Zn）、鉛（Pb）、鋇（Ba）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、銻（Sb）單元素標準溶液，濃度均為100.0μg/mL，由國家標準物質(zhì)中心提供，置于冰箱中冷藏保存。臨用時用2%的硝酸稀釋成一定濃度的單一元素標準溶液和混合標準溶液。

骨骼：購置于市場的新鮮豬骨，粉碎后放入坩堝中，在通風(fēng)櫥中于石棉網(wǎng)上小火燒烤至基本無煙冒出，骨呈灰色，進一步將其碾成粉末，干燥器中保存。

已標明元素標準含量的人發(fā)（GBW 09101）及牛肝（GBW(E)080193）：國家人發(fā)成份分析標準物質(zhì)，由國家標準物質(zhì)中心提供。

1.3 消解方法

準確取0.2g骨粉末于聚四氟乙烯消解管中，加入3.0mL濃硝酸和0.5mL雙氧水，適度的旋緊管蓋，按以下程序進行消解：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）。待消解結(jié)束后，冷卻1.5h，打開消解管，放進內(nèi)溫150℃加熱器中揮酸至0.5mL。取出消解管，待自然冷卻后，用2%硝酸定容至10.0mL，然后用0.45μm親水性濾頭過濾，待檢。

1.4 ICP/AES標準加入測定方法

取平行消解后骨骼樣本6份，其中1份采用ICP/AES定量分析法，以儀器自定通用標準曲線法粗略測定骨中金屬毒物的含量C粗略值。另外5份，加入不同濃度的混合標準溶液，用2%硝酸定容，制成濃度范圍為C粗略值50%～150%之間的系列標準添加樣本；分別采用ICP/AES定量分析法測定系列加標樣品溶液中各元素的發(fā)射光譜強度；以濃度為橫坐標，扣除試劑空白的光譜強度為縱坐標繪制曲線，外推曲線與橫坐標相交的絕對值即為所測樣品中各種元素的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解方法考查

2.1.1 消解條件

準確取0.2g骨粉末，按上述程序消解。采用調(diào)節(jié)終溫保持時間均為5min和采用調(diào)節(jié)終溫為200℃時保持時間為10min，其余均為5min時，樣本消解不完全，液體混濁或呈不同程度的黃色；將終溫保持時間均延長為10min時，狀態(tài)不穩(wěn)定，呈淺黃色，回收率不穩(wěn)定；將調(diào)節(jié)終溫為200℃時保持時間為30min，其余為10min時，樣本消解完全，溶液呈淡黃色透明狀，檢出限最低、回收率最高。因此，選擇終溫200℃保持時間為30min，其余終溫保持時間均為10min的消解條件。

2.1.2 消解液體積

準確取0.2g骨粉末于消解管中，分別加入1、3、5mL濃硝酸和0、0.2、0.5、1.0mL雙氧水，按本文方法進行消解。結(jié)果加入不同量雙氧水得到的消解溶液均呈黃色透明狀，但檢出限不同，加入0.5mL和1.0mL雙氧水時，檢出限最低。考慮到雙氧水易揮發(fā)，在高量密封加熱時易爆炸，故選擇0.5mL為加入量。

加入1mL濃硝酸，溶液消解不完全；加3mL和5mL濃硝酸，溶液消解較完全，均呈淡黃色透明狀，回收率相近，但3mL檢出限低于5mL。故選擇3mL為加入量。

2.2 ICP／AES檢測條件的確定

2.2.1 譜線波長的選擇

通過實驗篩選，選擇分析線強度值較大、干擾少、背景等效濃度較低、信背比高的光譜線，其中元素波長（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 載氣流量的選擇

實驗顯示，增加載氣流量，譜線強度增大，信背比提高。但載氣壓力超過0.28Mpa后，則載氣流量加大，發(fā)射強度降低，信背比也降低。因此，選用載氣壓力為0.28Mpa。

2.2.3 高頻功率的選擇

在載氣壓力為0.28Mpa條件下，考查高頻功率為0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0kw時的信號強度、背景強度和信背比。結(jié)果BaⅠ隨功率的增加信號強度降低，CdⅠ、CdⅡ、ZnⅠ、BaⅡ隨功率的增加信號強度增強；所有元素隨功率增加而背景強度也增強，且信背比降低（見圖1）。綜合實驗結(jié)果，選擇高頻功率為1.1kw。

圖1 高頻功率與譜線發(fā)射強度

2.3 工作曲線的制備

取0.10g空白骨粉末若干份于消解管中，按照本文方法進行消解，分別添加50.0μg/mL Zn，0.5μg/mL As、Ba、Pb、Cr、Cd、Sb的混合標準溶液0.05，0.5，1.0，3.0，5.0mL進行檢測。以每mL待測液中金屬元素的濃度X為橫坐標，發(fā)射光強度Y（扣除試劑空白）為縱坐標，進行線性回歸，得到骨中各元素的回歸方程（表1）。鋅的線性范圍為250ng/mL～2500ng/mL，其余金屬元素的線性范圍為2.5ng/mL～250ng/mL。

表1 骨骼中各元素的回歸方程

2.4 方法的檢出限

按本文方法平行制備11份空白骨進行消解并檢測，根據(jù)測定結(jié)果計算標準偏差，以3倍標準偏差對應(yīng)的濃度作為方法檢出限，結(jié)果見表2。

表2 骨骼中各元素檢出限和回收率

2.5 回收率實驗

取骨粉末0.1g 5份于消解管中，分別添加1.0μg（Zn加20.0μg）各單一元素標準溶液（同時做空白骨5份），按照本文方法進行消解和測定。以各元素平均濃度值扣除背景值（空白）后做為平均測定值，結(jié)果見表2。從表中數(shù)據(jù)可見，各元素的回收率在96.5%～103.5%之間。

2.6 方法的準確度

對已標明元素標準含量的人發(fā)和牛肝按本文方法進行測定，結(jié)果見表3。結(jié)果表明本文建立的方法測值與標準值基本一致，說明本文方法可靠，可以用于骨骼中金屬元素的檢測。

表3 標準物質(zhì)毛發(fā)和標準物質(zhì)牛肝準確度實驗

2.7 實際應(yīng)用

取購自市場的新鮮豬骨敲碎小火烤至無煙，粉碎成粉末，取0.10g該粉末（同時做幾組空白溶液），分別添加50.0μg/mL Zn，0.5μg/mL As、Ba、Pb、Cr、Cd的混合標準溶液0.05，0.5，1.0，3.0，5.0mL，按照文中法進行有機質(zhì)破壞，用2%的硝酸定容至10mL，進行檢測。按照文中的標準加入法計算，作圖，反推出檢材中待測重金屬元素的含量。以計算其中金屬Ba含量為例（見圖2），Ba含量為0.055× 10÷0.1=5.5μg/g。結(jié)果豬骨骼中各元素含量分別為As0.6μg/g，Ba5.5μg/g，Pb4.4 μg/g，Cd0.12μg/g，Cr0.47μg/g，Zn239μg/g。

圖2 豬骨中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：本文系重慶警察學(xué)院科研啟動經(jīng)費“金屬毒物和生物堿檢測研究”項目資助；遼寧省重點實驗室項目，項目編號：2009S098。