电感耦合等离子体质谱法直接测定尿中的碘

电感耦合等离子体质谱法直接测定尿中的碘​[1]​ 于桂兰 1 郑晓婕2 侯建荣 胡毅志 （1广州市疾病预防控制中心 广州 510080；2 四川大学公共管理学院 成都 610207 ） 摘要 为调查加尿中的碘含量水平，建立了电感耦合等离子体质谱法测定尿中碘的分析方法。样品经1%NH3.H2O溶解后直接用电感耦合等离子体质谱进行分析，测定过程中用耐高盐接口(Xi接口)、基体匹配和内标法消除非质谱干扰。结果表明：该方法简单、快速和准确，方法的检出限小于0.05mg/kg，精密度优于1.5%，回收率为97.6102％，实际样品的分析结果和国标法没有显著差别，对3个标准参考物质的分析结果和证书值一致。 关键词： 电感耦合等离子体质谱法，尿，碘 Determination of iodine in urine by inductively coupled plasma mass spectrometry Yu Gui-lan1 , Zheng xiao-jie2 , Hou Jian-rong, Hu yi-zhi, Hu guo-yuan (The municipal center for disease control and prevention of guangzhou, Guangzhou, 510080; Public administration school of Sichuan university, Chengdu, 610207 ) Abstract: To investigate the level of iodine in urine, a method was developed to determine iodine in urine by inductively coupled plasma mass spectrometry. After dissolved by 1%NH3.H2O , the samples were directly determined by inductively coupled plasma mass spectrometry which use Xi interface、matrix matching and internal standardization to eliminate non-spectroscopic interference. This method is simple ,sensitive and accuracy. the detections of limit was less than 0.05mg/kg, the RSDs were better than 1.5%,recoveries were 97.6102, the results of analyzing practical samples were the same as using national standard method ,the results of analyzing standard reference materiel were satisfactory. Key Words: inductively coupled plasma mass spectrometry, urine, iodine 碘是人体必须的微量元素之一，是合成甲状腺激素必不可少的基本成分。碘缺乏会导致儿童智力和体格发育障碍，造成碘缺乏地区人口的智能损害。碘缺乏和碘缺乏病（Iodine deficiency disorders,IDD）系因环境缺乏所致的一种生物地球化学性疾病，是全球性的公共卫生问题。据2000年世界卫生组织统计，全球有130个国家存在IDD公共卫生问题，受威胁人口高达22亿[1] 在国标中，依据WS/T107-2006，砷铈催化分光光度测定方法 [2]。近年来，已有一些文献报道采用电感耦合等离子体质谱法(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，简称ICP-MS)来测定碘元素。张培新等[3]建立了ICP-MS同时测定地质样品中锗碘的分析方法，样品用NaOH全熔,热水提取,分取部分溶液通过强酸性阳离子交换树脂，分离溶液中大量的钠离子后，采用电感耦合等离子体质谱法同时测定锗和碘。锗和碘的方法检出限分别为0.043μg/g 和0.22μg/g，经土壤国家一级标准物质验证，结果与标准值相符，12次测定的RSD均小于10%。曹萍等[4]同样用半熔法处理，ICP-MS测定了地质样品中的溴和碘，样品用碳酸钠和氧化锌混合熔剂半熔，80℃～100℃水提取，用强酸型阳离子树脂分离溶液中的大量钠等阳离子，采用ICP-MS直接测定溶液中的溴和碘。测定下限溴为0.15μg/g，碘为0.028μg/g。K. Tagami, S. [5]建立了ICP-MS测定植物样品中氯、溴和碘的分析方法，在PFA罐中称取0.1g样品，加入1ml25%的羟化四甲基氨（TMAH），在60 C进行萃取，然后转移到50ml的离心管中，用水定容到50ml，离心后取上清液用ICP-MS进行分析。李杰等[6]建立了利用Carius管提取与标准加入ICP-MS测定土壤中碘的分析方法。样品用10%的NH3.H2O溶液于密封的Carius管中150℃提取4 h，溶液适当稀释后离心分离沉淀，取出5等份样品上清液,，分别加入不同浓度的碘标准储备液，用电感耦合等离子体质谱法测定溶液中的碘，以126Te作为内标。应用该方法分析了土壤国家一级标准物质GBW07404、GBW 07406、GBW 07407中碘的含量。 本文拟研究采用ICP-MS来测定尿中的碘。研究了用ICP-MS来测定尿中的碘，样品用1%的TMAH（羟化四甲基氨）和0.01%的Triton-100稀释10倍后直接用ICP-MS进行分析，无需内标和基体匹配，实际样品的分析结果和经典的砷铈催化分光光度法一样，方法的检出限低、精密度好，结果令人满意。 1.实验部分 1.1仪器和工作条件 1.1.1X Series 四极杆电感耦合等离子体质谱仪（美国Thermo公司），带自动进样器、半导体制冷雾化器、等离子体屏蔽装置、耐高盐接口和六极杆碰撞池。内标溶液通过三通1：1在线加入。 表1 仪器工作条件 萃取电压 （V） 透镜 1 （V） 透镜 2 （V） 透镜3 （V） 极偏压 （V） 采样深度 （mm） 水平 （mm） 垂直 （mm） 冷却气 （L/min） -146 -1.5 -24.5 -199.2 0 130 15 530 13 辅助气 （L/min） 雾化气 （L/min） 功率 （W） 模拟电压 （V） 总电压 （V） D1电压 （V） 聚焦电压 （V） D2电压 （V） 六极杆偏压（V） 0.65 0.85 1400 2100 3300 -44.7 0 -160 -3.0 表2采集参数 同位素 通道数目 积分时间(ms) 分辨率 每个通道间隔 AMU 131I 3 40 标准 0.02 126Te 3 40 标准 0.02 1.1.2 Milli- Q 纯水机(美国密理博公司)。 1.1.3 SHIMAZDZU BL-320H型电子天平（日本岛津公司）。 1.2主要试剂 1.2.1 碘标准溶液1000 mg/L：称取0.1686g基准碘化钾（国家标准物质研究中心）于200ml烧杯中，用水溶解转移到1000ml棕色容量瓶中，定容到刻度。使用液浓度为10.0ug/L。 1.2.2 内标元素溶液100ng/ml： 吸取0.100ml 1000mg/L Te单元素标准溶液（国家标准物质研究中心）于1000ml容量瓶中，用0.1%硝酸定容到刻度。 1.2.3 10%NaCl溶液：称取20.0gNaCl（GR，广州化学试剂厂）于50ml烧杯中，用水溶解后转移到100ml容量瓶中，用水定容到刻度。 1.2.4 20%NH3.H2O溶液：吸取20ml NH3.H2O（GR，广州化学试剂厂）于100ml容量瓶中，用水定容到刻度。 1.2.5 1%NH3.H2O溶液：吸取5ml20%NH3.H2O溶液于100ml容量瓶中，用水定容到刻度。 1.2.6 水：18.2M的去离子水。 1.3样品前处理 称取约0.100g加碘尿样50ml烧杯中，用1%NH3.H2O溶解后转移到50ml比色管中，用1%NH3.H2O定容到刻度。 1.4标准系列的配制 分别吸取0、0.50 、1.00、2.00ml的10.0mg/L的碘使用液于100ml容量管中，加入2ml10%NaCl溶液和5ml20%NH3.H2O，用水定容到刻度，最后标准系列的浓度分别为0、50、100、200ng/ml。 1.5测定 按表1和表2的条件进行测定，采用标准曲线法定量，用内标校正基体干扰和漂移。 2.结果与讨论 2.1测定条件的选择 2.1.1 仪器工作条件的优化 用10.0ng/ml 的Be、Co、In、U、Ba和Ce 调试仪器，使灵敏度最高，同时氧化物和双电荷产率最低。 2.1.2 积分时间（Dwell Time） 由于碘和碲均为难电离元素，因此 131I，126Te均采用40ms的较长积分时间。 2.1.3内标的选择 根据质量数和电离能接近的原则，131I采用126Te内标进行校正。 2.2 干扰及其消除 2.2.1非质谱干扰及其消除 在分析尿碘样品中碘时，质谱干扰可以忽略，但由于含有高含量的NaCl，往往会带来严重的非质谱干扰。干扰行为表现为：（1）雾化效率的改变；（2）NaCl在锥口上沉积产生的锥口效应；（3）样品基体形成的空间电荷效应。 实验过程中我们采用以下措施消除非质谱干扰：（1）采用了Xi锥口，其口径较大 (采样锥为1.1mm，截取锥口径为0.75mm)，耐盐性高，易保持信号平衡。（2）样品分析前应先吸喷一段时间的1.0%NaCl溶液，使锥口形成淡淡一层盐层，使盐分的挥发和堆积达到平衡。（3）标准系列中加入和样品相同浓度的NaCl；（4）采用Te为内标来校正实验过程中的某些漂移。 为验证测定过程的稳定性，我们对标准的第二点（碘浓度50.0ng/ml，基体为0.2%NaCl）连续20分钟进样，读取了21个数据，其信号变化曲线见图1，21个数据的相对标准偏差为1.3％。这表明测定过程具有良好的稳定性，已基本消除非质谱干扰。 2.2.2记忆效应及其消除 实验中我们发现在水介质中测定碘时有较强的记忆效应，而用1%NH3.H2O或1% TMAH（羟化四甲基氨）介质时则记忆效应较小，考虑到高纯度的NH3.H2O比较容易获得，因此实验过程中我们采用1%NH3.H2O来溶解样品。 2.3 检出限 据国际理论和化学联合会（IUPAC）的规定，以空白测定不少于10次所得的浓度标准偏差，乘3倍便得各元素的检出限。方法检出限则在仪器的测定检出限上再乘以稀释系数(本方法的稀释倍数为500)。本研究以0.2%NaCl+1%NH3.H2O为空白测定11次，多次实验131I的检出限均小于0.05 mg/kg，完全可以满足尿碘样品中碘的分析要求。 2.4实际样品的精密度和回收试验 分别称取实际样品各3份，一份不加标、另二份加标，按1.3进行前处理，测定后计算回收率。精密度则测定实际样品及其加标样品7次，计算相对标准偏差，结果见表6。由表6可以看出，方法的精密度均优于1.5%，回收率为97.6102％。 表3 精密度和加标回收的测定结果 样品 加标前* 加入量* (ng/ml) 加标后* 回收率 （%） 测定值(ng/ml) 精密度（%） 测定值(ng/ml) 精密度（%） 样品1 50.6 0.5 50.0 100.2 0.7 99.2 100 150.3 0.3 99.7 样品2 55.8 1.5 50.0 105.1 0.8 98.6 100 156.3 1.1 101 样品3 70.4 1.2 50.0 119.2 1.2 97.6 100 172.8 0.9 102 *指上机测定时的浓度 2.5与国标测定结果的比较 为验证本方法的准确性，我们对6个尿样用本法和国标法进行了分析，结果见表4，对6组分析结果进行t检验表明本法和国标法没有显著差别。 表4 与国标测定结果的比较 样品 本法（ug/L） 国标碘量法（ug/L） 样品1 64.8 65.1 样品2 88.6 89.0 样品3 127 128 样品4 220 222 样品5 138 140 样品6 231 230 2.6标准物质的分析 为进一步验证本方法的准确性，我们对GBW09108g, GBW09109d和GBW09110i进行了分析。分析结果见表5。由表5可以看出，测定值与证书值相符。 表5 标准参考物质的分析结果 标准物质 证书值（ug/L） 证书值（ug/L） GBW09108g 64.79 65.3 GBW09109d 13810 141 GBW09110i 23110 229 3结论 本文采用耐高盐接口、基体匹配和内标法降低非质谱干扰，测定了尿样中的碘元素。检出限小于0.05mg/kg, 精密度优于1.5%，回收率为97.6102％，对6个实际样品的分析结果和国标法没有显著差别，对3个标准物质的分析结果与证书值相符。整个方法简便、快速且准确。 参考文献 [1] 陈祖培.我国碘缺乏病防治进展及展望[J].预防医学情报杂志，2000，16（1）：93-94. [2] 尿碘的砷铈催化分光光度测定方法 （中华人民共和国卫生行业标准 WS/T107-12006） [3] 张培新 黄光明 董丽 等，电感耦合等离子体质谱法同时测定地质样品中锗碘[J]，岩矿测试，2005（1）：38-41 [4] 曹萍 郁萍 邢飞 张丽，溴、碘的半熔法—电感耦合等离子质谱(ICP-MS)测定[J]，吉林地质，2005（3）：86-89 [5] K. Tagami, S. Uchida, I. Hirai, H. Tsukada and H. Takeda，Determination of chlorine, bromine and iodine in plant samples by inductively coupled plasma-mass spectrometry after leaching with tetramethyl ammonium hydroxide under a mild temperature condition[J]，Analytica Chimica Acta, 2006, 570（1）：88-92 [6] 李杰 钟立峰 崔学军 等，Carius管溶样-标准加入电感耦合等离子体质谱法测定土壤中碘 (​http:​/​​/​ckrd.cnki.net​/​GRID20​/​detail.aspx?QueryID=40&CurRec=26" \\t "_blank​)[J]，岩矿测试，2006（1）：25-27 图1 20分钟的稳定性曲线 PAGE 1 ^1 广州市医学科研课题（2007-YB-133，2007-YB-133；2 通讯联系人作者简介：于桂兰（1964—），女，主管技师，主要研究方向：卫生理化检验