阳极溶出伏安法与石墨炉原子吸收光谱法在血铅检测中的应用比较

文章编号:100028020(2007)0120090203

卫　生　研　究

JOURNALOFHYGIENERESEARCHVol.36　No.1Jan.　2007

・实验研究・

阳极溶出伏安法与石墨炉原子吸收光谱法在血铅

检测中的应用比较

李筱薇　高俊全

中国疾病预防控制中心营养与食品安全所,北京　100050

摘要:目的　比较评价阳极溶出伏安法与石墨炉原子吸收光谱法在血铅检测中的应用,评价2种方法的

实用性和可靠性。方法　分别运用2种方法对3种血液样品(牛血、大鼠血和人血)同时进行检测,检测结果采用统计学分析。结果　阳极溶出伏安法和石墨炉原子吸收光谱法测定血铅的最低检测限分别为513μgΠL

μμμ和01045gΠL;定量限分别为1718gΠL和0115gΠL。2种方法测定3种血液样品,结果经t检验,P>0105,呈高度相关。结论　石墨炉原子吸收光谱法灵敏度高于阳极溶出伏安法,2种方法检验结果呈高度相关;阳极

溶出伏安法稳定性强,仪器设备价廉,操作简单,更适用于临床大批量样品的检验。

关键词:阳极溶出伏安法　石墨炉原子吸收光谱法　血铅检测中图分类号:R446111　R99416　R59512　　　　　　文献标识码:B

Comparisonbetweenanodicstrippingvoltammetryand

graphitefurnaceatomicabsorptionspectrophotometryforbloodleadanalysis

LIXiaowei,GAOJunquan

InstituteforNutritionandFoodSafety,ChineseCenterforDiseaseControlandPrevention,Beijing　100050,ChinaAbstract:Objective　Tocompareandevaluateanodicstripingvoltammetry(ASV)withgraphitefurnaceatomicabsorptionspectrophotometry(GFAAS)forbloodleadanalysis.Methods　Thesetwomethodswereusedtoanalyzesamesamplesofthreekindsofblood(cattleblood,ratblood&humanblood)atthesametime.Thepracticabilityandreliabilityoftheresultswereevaluatedbythestatisticanalysis.Results　Limitsofdetection(LOD)forASVandGFAASwereμμμμ513gΠLand01045gΠL.Limitsofquality(LOQ)were1718gΠLand0115gΠLforASVandGFAAS.Theresultsthatthreekindsofbloodsampleswereanalyzedbythesetwomethodswereinhighcorrelationafterttest(P>0105).Conclusion　ThedatademonstratedthattheASVmethodcouldbeinthecompleteconformitytoGFAASfordifferentkindsofbloodsamplesinleadanalysis.TheresultsshowedthatthesensibilityofGFAASwasbetterthanthatofASV,buttheASVshowedamarkedperformanceinstability,easeofoperationandprecisionaswellasGFAAS.GFAASwassuitableforthescientificresearchasASVforaclinic.

Keywords:anodicstripingvoltammetry,graphitefurnaceatomicabsorptionspectrophotometry,bloodleadanalysis

　　近些年来,由于工业和交通业的迅猛发展,工业化和城市

化导致的儿童健康问题逐渐突出,并且日益严重,目前了解和研究最多的是环境铅污染引起的儿童铅中毒。铅是一种具有神经毒性的重金属元素。然而,由于环境中铅的普遍存在,绝大多数人体中均存在一定量的铅,铅在体内的量超过一定水平就会对健康引起损害。儿童由于代谢和

3　古贤德,杨洪宇,杨清,等.凉山农村彝族人群HIVΠAIDS知识及

参考文献

1　WUZunyou,ROUKeming,CUIHaixia.TheHIVΠAIDSepidemicin

China:history,currentstrategiesandfuturechallenges[J].AIDSEduPrev,2004,16(3SupplA):7217.

2　毕秀琼,吴尊友,张家鹏,等.云南省某县村民艾滋病知识态度行

相关行为特征分析[J].预防医学情报杂志,2004,20(4):4122

414.

4　计国平,尹惠萍.艾滋病流行地区育龄人群相关知识态度行为调

查分析[J].中国健康教育,2005,21(10):7232726.

5　刘新凤,马永辉,赵煜君,等.甘肃省某少数民族地区村民艾滋病

为调查[J].中国性病艾滋病防治,2000,6(5):2682270.

知识态度行为调查[J].中国农村卫生事业管理,2002,22(6):

32233.

收稿日期:2006203210

作者简介:李筱薇,女,硕士,助理研究员

第1期李筱薇,等.阳极溶出伏安法与石墨炉原子吸收光谱法在血铅检测中的应用比较91　

发育方面的特点,对铅毒性特别敏感。研究证实,血铅水平在

μμ100gΠL(01483molΠL)左右时,虽尚不足以产生特异性的临床表现,但已能对儿童的智能发育、体格生长、学习能力和听力产生不利影响。慢型铅毒性影响儿童神经系统的发育。尤其对于那些生活在市中心区或工业污染区的孩子。因此,系统性的监测儿童的铅暴露水平就显得尤为重要。

目前评价铅暴露最有效的生物标记物是静脉血铅水平。而通常临床检测血铅推荐的方法是阳极溶出伏安法和石墨炉原子吸收光谱法。因为阳极溶出伏安法和石墨炉原子吸收光谱法在血铅测定过程中,血液样品不需要消化可以直接测定,避免血液样品消化过程中所带来的污染及结果误差,所以适用于临床检测。石墨炉原子吸收光谱法仪器昂贵,石墨炉需高温、高电压,操作繁杂;阳极溶出伏安法仪器简单,操作易学、易懂,成本低廉。本文采用3种实际血液样品,用2种方法同时进行测定实验研究。评价了2种方法的实用性,可靠性和相关性。

匀。放置10分钟后,用ESA3010B血铅测定仪测定,由工作曲线定量。每隔10个样品,用标准牛血样品校正。

μ11213　石墨炉原子吸收光谱法取10010l待测血液样品加入

119ml015%TritonX2100溶液中,混合均匀,在仪器测定最佳

条件下测定,与标准曲线比较定量。同时用标准牛血铅样品

作为质控样品。

2　结果

211　标准曲线

1　材料与方法

111　仪器与试剂

11111　阳极溶出伏安法(ASV)　选用美国ESA3010B血铅测

定仪,电极选用汞膜石墨电极,银Π氯化银参比电极和铂金计

数电极。

11112　石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)　VarianSpectrAA

800,具有塞曼背景校正功能,配自动进样器。

11113　阳极溶出伏安法血铅测定试剂由美国ESA3010B血铅

μμ阳极溶出伏安法:线性范围为0～60010gΠL,回归方程

为^Y=21006X-81047,相关系数r=019997。其中X为溶液浓度,^Y为仪器信号值。μ石墨炉原子吸收光谱法:在0～5010gΠL范围内为一光滑

曲线。212　方法检出限按照仪器的测定步骤和方法,分别测定了10次试剂空白值。由表1可以看出,两种方法的空白值分别为:阳极溶出伏安法为(1416±118)μgΠL,石墨炉原子吸收光谱法为(0112±01015)μgΠL。根据KEITH等指出检出限(LOD)为3倍空白值的标准差,定量限(LOQ)为10倍空白值的标准差[1]。故阳极

μ溶出伏安法和石墨炉原子吸收光谱法的LOD分别为513gΠL

μμμ和01045gΠL;LOQ分别为1718gΠL和0115gΠL。

表1　2种方法的检出限

Table1　LimitsofdetectionofASVandGFAAS

μgΠL

指标

x±s󰁡

阳极溶出伏安法

1416±1185131718

石墨炉原子吸收光谱法

0112±0102010450115

测定仪销售公司北京艾联联合科技发展有限公司提供。

11114　015%TritonX2100溶液015mlTritonX2100(Sigma公司)溶于1%溶液中。112　实验方法11211　血液采集　实验中分别采集了大鼠血,牛血和临床儿童血液样本。大鼠血及牛血由本实验室采集,临床儿童血液样本由中国航天科技集团公司总医院儿科采集自儿童铅中毒防治门诊。所有血液样本均采用EDTA作为抗凝剂。11212　阳极溶出伏安法　采用工作曲线定量。　工作曲线的制备:标准牛血铅样品来自于美国威斯康星州立卫生实验

μ室PT项目组。取40、220和500gΠL的标准牛血铅样品

μ10010l,加入血铅测定试剂中,混合均匀。放置10分钟后,用ESA3010B血铅测定仪测定,绘制工作曲线。

μ取10010l待测血液样品加入血铅测定试剂中,混合均

LODLOQ

213　质控样品的测定

本文采用质控样品评价两种方法的测定准确度,质控样

品来自于美国威斯康星州立卫生实验室PT(proficiencytesting

μprogram)项目组。标准牛血样品的靶值是40、220和500gΠL,

并以靶值±10%作为允许误差,对测定过程进行质量控制。

由表2看出,两种方法所测质控样品的测得值与给定值比较,均在允许误差范围之内,≤10%;2种方法的测定结果经统计学处理,经配对t检验,P>0105。

表2　质控样品的测定结果

Table2　Theanalysisresultsofthequality2controlmaterials

μgΠL

标准牛血样品3

ASV50417±1210

214

500

GFAAS50215±512

110

指标

x±s󰁡RSD(%)

标准牛血样品1

ASV41±4111010

40

GFAAS4019±217616

ASV

标准牛血样品2

GFAAS21711±1217

518

220

22616±1818

813

标准值

214　样品测定

21411　牛血样本测定结果　由本实验室采集的7份的牛全

血样本,采用两种方法同时测定,结果由表3可见,经配对t

检验,P>0105。21412　大鼠全血样本测定结果　在本实验室所进行的“促进

排铅”保健功能评价的大鼠动物实验中得到的60份大鼠全血

样品,同时应用阳极溶出伏安法和石墨炉原子吸收光谱法进行测定,结果见图1。经配对t检验,P>0105,;线性回归分析,R2=01988,2种方法的符合度为9818%,测定过程中没有发现系统误差的存在。

92　

表3　牛血样品的测定结果

　　卫　　生　　研　　究第36卷

Table3　Theanalysisresultsofthecattleblood

leadsamples(n=10,󰁦x±s)

μgΠL

ASV

样品编号

1

234567GFAAS

测定结果30810±151713010±13185612±　416012±271375214±261241516±221332814±1416测定结果

30713±171013011±17145719±101865013±241075818±3415110±271133710±1911tΠmin

图1　大鼠血样2种方法测定结果比较

Figure1　Linearregressionandstatisticsoftherelationship

betweenASVandGFAASforratbloodleadanalysis

21413　临床血液样品测定结果　采集自儿童铅中毒防治门

诊,共20份,同时应用阳极溶出伏安法和石墨炉原子吸收光

谱法进行测定,结果见图2。结果进行统计学处理,经配对t检验,P>0105;线性回归分析,R2=01974,说明阳极溶出伏安法和石墨炉原子吸收光谱法测定临床儿童血铅,具有较高的符合度(9714%)。

图2　临床血样2种方法测定结果比较

Figure2　LinearregressionandstatisticsoftherelationshipbetweenASVandGFAASforbloodleadanalysisof20clinicalsamples

引起测定结果的不稳定。无论是在阳极溶出伏安法或是石墨

炉原子吸收光谱法都会碰到这一问题。而EDTA抗凝的样品则不会出现这一问题,因此为了确保分析样品的稳定性,我们推荐使用EDTA作为抗凝剂。

通过以上对比试验的结果,2种检测方法在血铅检测的应用过程中,具有各自的特点和优势。从方法的灵敏度来看,石墨炉原子吸收光谱法较之于阳极溶出伏安法具有不可比拟的优势,它的检出限比阳极溶出伏安法要低100多倍,对于低浓度的样品以及科研研究工作就适宜运用石墨炉原子吸收光谱法进行血铅样品的检测。

方法的精密度方面,具有塞曼背景校正功能的石墨炉原子吸收光谱仪,由于塞曼背景校正强大的背景校正功能,可以实现血液样品的直接进样测定,样品测定结果准确,灵敏度高。但是不可避免的会损失仪器的精密度,具有塞曼背景校正功能的石墨炉原子吸收光谱仪的稳定性不是很好。但是阳极溶出伏安法的仪器稳定性较好,无论是日内还是日间变异都可以达到很理想的水平。

仪器的操作性方面,石墨炉原子吸收光谱法需要专业技术人员进行仪器操作,良好的化学背景,训练有素以及经验丰富的操作者才能完全发挥石墨炉原子吸收光谱仪的高灵敏度的检测优势,克服精密度方面所存在的缺陷,得到可靠的检测结果;但是石墨炉原子吸收光谱法测定样品用时长,在样品原子化过程中会产生血液烧焦后的腥臭味,对实验室条件要求严格,因此比较适宜于技术力量强的科研部门使用。而阳极溶出伏安法,方法简单,仪器操作简便易学,普通的实验室技术人员以及临床检验师都可以很好的掌握,测定样品用时相对较短,测定过程中没有异味产生,对实验室条件要求不是很严格,因此更适宜于临床大批量样品的筛查和检测工作。

通过将阳极溶出伏安法的数据与石墨炉原子吸收光谱法相比较,可以看出阳极溶出伏安法适宜用于临床血铅样品的检验分析。美国ESA3010B血铅测定仪无论在规格、价钱,还是仪器操作性方面都更能满足临床检验的需要。ESA3010B血铅测定仪比起它以前的机型在精密度,稳定性和易操作性方面都有了进一步的提高[2]。

通过上述比对实验的结果可以看出,石墨炉原子吸收光谱法灵敏度高,但是对于实验室条件以及操作水平要求高;而阳极溶出伏安法稳定性强,方法简单,仪器操作简便易学,更适用于临床实际样品的检验。

(致谢:作者感谢北京艾联联合科技发展有限公司在阳极溶出伏

安法测定仪器以及测定试剂方面的支持;感谢綦宏经理在仪器测定技术方面的支持;感谢中国航天科技集团公司总医院儿科在临床儿童血液样品采集方面的支持;感谢美国威斯康星州立卫生实验室PT项目

)组负责人NoelV.Stanton博士慷慨资助牛血铅标准样品。

μ21414　阳极溶出伏安法仪器检测区间最高为80010gΠL,但是

μ在实际应用中,我们一般只做到60010gΠL,就已能满足日常样品的常规监测工作。我们在日常测定过程中,同时关注了

阳极溶出伏安法日内和日间变异的情况,同一样品,低浓度情

μ况下(5719gΠL)在同一天以及不同日期反复测定(n=20)的

相对标准偏差RSD分别为1019%和613%;而在高浓度的情

μ况下(65013gΠL)的相对标准偏差RSD为216%。

参考文献

1　KEITHLH,LIBBYRA,WAMMETTW,etal.Principlesof

environmentalanalysis[J].AnalChem,1983,55:2210.

2　BANNONDI,MURASHCHIKC,ZAPFCR,etal.Graphitefurnace

atomicabsorptionspectroscopicmeasurementofbloodleadinmatrix2matchedstandards[J].ClinChem,1994,40:173021734.

3　讨论

检测用所有血液样品均采用EDTA作为抗凝剂。并且我

们推荐EDTA代替肝素作为血液样品的抗凝剂,因为肝素抗凝的血液样品经冰箱冷藏后容易形成絮状沉淀或胶状物质,

收稿日期:2006203203