原子吸收光谱法测定尿铅的应用

　　[摘要]本文主要介绍了原子吸收光谱法的发展概况，并根据铅的毒性特点进行尿铅的测定，同时应用基体改进技术和背景校正技术降低背景吸收干扰，提高该方法的可靠性。从而为职业性铅中毒的筛选提供一种简便快速的测定方法，为职业病的防治作出一点贡献。 
　　自1953年澳大利亚物理学家沃尔什（A.Walsh）首先在实验室研制成功了原子吸收光谱仪器，创立了原子吸收光谱法；1959年李沃夫（B.V.L，VOV）提出了石墨炉原子吸收光谱法，经过不断改进和发展，至今已成为一种非常成熟的仪器分析手段。原子吸收光谱仪是一种基于原子共振吸收现象的高灵敏度的光谱分析仪器。具有结构简单、价格低廉、使用方便、适用范围广等特点。已成为一般实验室的常规分析仪器，在环境保护、医药、卫生、冶金、地质、石油、化工等各个领域得到了广泛的应用。 
　　在我国，原子吸收光谱仪器和原子吸收光谱分析技术的发展基本和国外同步， 1970年北京第二光学仪器厂试制成功我国第一台原子吸收光谱仪，80年代试制成功了石墨炉原子化器和微型电子计算机控制的仪器，开始生产氘灯扣除背景的无火焰原子吸收光谱仪。进入90年代，电子计算机控制的仪器更加普及，具备更为强大的自动化功能和丰富的软件画面。在原子吸收光谱分析技术的研究和原子吸收光谱理论的研究中在很多方面也处于该领域的前沿。 
　　铅是当前工业生产中的一种主要原料，每年全世界耗用的精炼铅约为4OO百万吨。随着我国工业化的发展及铅的广泛应用，铅已成为一种重要的环境污染物，且可造成人体多系统损害。研究表明，铅的污染已经遍及全球范围，格陵兰和南极的冰中铅含量已有成倍的增加。环境中的铅可通过不同的途径进入人体内。铅是一种毒性很大的物质.铅可对许多人体器官带来不良影响，特别是对人的肺、肾脏、生殖系统、心血管系统。这些影响表现为智力下降（尤其是对儿童学习方面引起明显问题）、肾损伤、不育、流产以及高血压。还可引起铅脑病、腹绞痛、多发性神经炎、溶血性贫血等。儿童对于铅的不良影响特别敏感。低水平暴露对于儿童产生的不良影响主要是对中枢神经系统功能与发育方面，并导致各种行为失常。如精神不能集中.不服从要求或命令、智商测验分数较低等。此外.铅还可能是一种致癌物质。根据对铅致癌性的动物实验和人群研究，美国环保局认为铅是“可能的人类致癌物”。 
　　由于铅的毒性和污染特点.对铅在环境中的标准值要求很高，特别是西方发达国家对铅的使用有严格地限制。2004年我国年产铅达135万t，年消费铅8O多万t，是世界铅生产大国和消费大国。但我国铅企业普遍存在生产技术落后、设备现代化程 
　　度低、铅资源浪费和环境污染严重等现状。尽管国家采取了一些相应措施，但收效并不显著。铅中毒一直居各种职业性化学中毒的首位[1] 。虽然生物材料中血铅含量被认为是目前最好的接触指标[2]，但资料表明血铅与尿铅、血铅与唾液铅呈相关关系[3，4] ，鉴于采集尿样方便，故测定尿铅含量在职业病防治工作中有极其重要的意义。 
　　尿铅测定大多采用二硫腙分光光度法，石墨炉原子吸收光谱法。分光光度法操作繁琐，灵敏度低，使用的有机溶剂毒性大，对操作者健康不利。原子吸收光谱法（atomicabsorptionspectrometry，AAS），它是根据处于气态的基态原子在特定波长光的辐射下，原子外层电子对光的特征吸收这一现象建立起来的一种光谱分析方法。具有选择性强、干扰较小、准确度较高、分析速度快和灵敏度高等优点。根据原子化的方法又可分为火焰原子（flame atomization）和无火焰原子化（flameless atomization）等。火焰原子化器操作便，重复性好，相对平均偏差可小于3 ，测定灵敏度一般为1O 数量级。但由于原子化效率低，自由原子在吸收区域停留时间短（约为1O s），限定了测定灵敏度的提高。无火焰原子化器的种类很多，其中以石墨炉原子化器（graphitefurnace atomizer）最具代表性，应用也最广泛。它的原子化效率高，几乎达100 ；试样用量少，不受试样形态限制；能直接测定其共振吸收线位于真空紫外光谱区域的一些元素；由于操作几乎是在封闭系统内进行，故对有毒和放射性物质的分析比火焰法安全可靠。石墨炉原子吸收光谱法是将尿液加入稀硝酸后，随即导入石墨炉原子化器中原子化，并在283.3nm 波长处进行测定。[5]但这种方法的主要缺点是因为铅（ Pb、Pbo 、Pbx、有机铅等） 的沸点较低、易挥发，所以样品的灰化温度必须相对的低（350 ℃～550 ℃） ，在这样低的温度下，样品的绝大部分基体成份不能除掉，在原子化阶段与铅一起挥发，导致背景吸收的干扰。尿样基体越复杂，干扰越严重。解决这一个问题的根本措施是（于样品中添加基体改进剂（氯化钯、硝酸镧、磷酸二氢按、表面活性物质等） ，以提高铅的热稳定性或基体的挥发性，使用多功能程序升温，准确控温的新型石墨炉，采用0. 5～1. 0A 的经过检验校准的高性能背景校正器，同时可使用塞曼效应效正背景，并用基体匹配标准和标准添加曲线。 
　　基体改进技术 基体改进效应是指在试液中加入某种化学试剂， 使基体转化为易挥发的化学形态，或将待测元素转化为更稳定的化学形态， 以便在灰化阶段使用更高的挥发温度将基体驱尽。单孝全和倪哲明[6，7]将钯基体改进剂用于环境和生物样品中汞、铅、砷、硒、碲和铋等易挥发性元素的测定。现在钯已成为通用基体改进剂。 
　　背景校正技术 自吸收校正背景， 能在全波长范围内校正背景， 但检出限差， 灵敏度低， 调制频率低， 适用于火焰AAS ， 用于石墨炉效果较差。早在1978 年刘瑶函等就用高强度空心阴极灯发射的锐线作测量光束， 用强脉冲放电供电主阴极发射的变宽谱线作为参比光束， 成功地进行了背景校正。1979 年何长一等[8]以强脉冲轮流触发普通空心阴极灯来校正背景， 可扣除高达110A 的背景。1983 年马治中等[9]研制成功利用短强脉冲供电空心阴极灯的自吸收背景校正原子吸收光谱仪器， 而国外1983 年S. B. Smit h 和J r . G. M. Hief tje [10]才提出自吸效应校正背景。可见， 当时我国在这一研究领域居于国际领先地位。寿曼立等[11]推导了谱线自吸原子吸收光谱分析的基本公式， 证明在低脉冲和高脉冲电流供电时测得的吸光度之差δ与原子浓度n 成正比， 并讨论了谱线自吸扣背景的特点。张湘等早在1973 年就研制成功单通路时间分辨背景校正电路， 1986 年研制出双通路时间分辨背景校正电路，通过精确控制激发能量， 在A路只激发Ni 232. 0nm ， 而抑制Ni 231. 9756nm 的离子线， 获得稳定的吸收线的吸光度值， 在B 路获得以非吸收线为主的参比光束， 将A 、B两路获得的完全不同的发射光谱用于背景校正， 获得了很高的测定灵度。张湘等[12]对带时间分辨背景校正电路的仪器TRCAAS 与PE - 2100 、PE6500 、PE5000 、Z8000 、WFX - 1F2B 、IL Vedio 22 测定镉的灵敏度进行比较， 结果表明， TRCAAS 仪器的灵敏度最高， 为背景校正开辟了一条新的途径。 
　　综上所述，铅元素多从人的肾脏经尿排出，且尿铅与血铅呈相关关系，故测定尿铅含量是否超过生物限量，选择具有选择性强、干扰较小、准确度较高、分析速度快和灵敏度高等优点的原子吸收光谱法职业病防治工作中有极其重要的意义。