电感耦合等离子体质谱法分析秦山核电站周边居民尿样

引用本文

田青, 吉艳琴, 黄微, 尹亮亮, 宣志强, 李新星, 俞顺飞, 范瑶华, 苏旭. 电感耦合等离子体质谱法分析秦山核电站周边居民尿样[J]. 中国辐射卫生, 2011, 20(1): 6-8. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2011.01.002.

TIAN Qing, JI Yan-qin, HUANG Wei, YING Liang-liang, XUAN Zhi-qiang, LI Xin-xing, YU Shun-fei, FAN Yao-hua, SU Xu. Determination of Urine Samples in the Vicinity of Qinshan Nuclear Power Plants by ICP-MS[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2011, 20(1): 6-8. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2011.01.002.

基金项目

卫生行业科研专项基金(200802018)

通讯作者

吉艳琴, Email:jiyanqin@nirp.cn

文章历史

收稿日期：2010-12-01

Contents Abstract Full text Figures/Tables PDF

电感耦合等离子体质谱法分析秦山核电站周边居民尿样

田青 ¹, 吉艳琴 ¹, 黄微 ¹, 尹亮亮 ¹, 宣志强 ², 李新星 ², 俞顺飞 ², 范瑶华 ¹, 苏旭 ¹

1. 中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所, 北京 100088;
2. 浙江省疾病预防控制中心, 浙江杭州 310051

收稿日期：2010-12-01

基金项目：卫生行业科研专项基金(200802018)

作者简介：田青(1980~), 男, 河南开封人, 硕士, 助理研究员, 从事放射性监测工作人.

通讯作者：吉艳琴, Email:jiyanqin@nirp.cn.

摘要：目的获得核电站周边居民尿中元素含量的基础数据。方法采集秦山核电站周围长期居住的35名健康成年人的尿样, 利用ICP-MS法分析了尿样中的铀, 钍, 铷, 铯, 锶, 砷, 铅, 钡, 钴, 铊和镉11种元素的含量, 实验方法的检出限(DL)范围为0.002~0.046 μg/L, 加标回收率范围为91.4%~118.8%。结果所测元素结果的平均值和范围如下:铀:0.07μg/L, (小于检出限~0.97 μg/L); 钍:0.54 μg/L(0.45~0.76 μg/L); 铷:2736.06 μg/L(610.80~7174.71 μg/L); 铯:11.30 μg/L(2.60~24.02 μg/L); 锶:480.07 μg/L(129.79~1275.89 μg/L); 砷:124.57 μg/L(13.63~501.21 μg/L); 铅:31.10 μg/L(3.85~235.04 μg/L); 钡:16.35 μg/L(1.64~82.64 μg/L); 钴:0.82 μg/L(小于检出限~3.41 μg/L); 铊:0.34 μg/L(小于检出限~1.87 μg/L); 镉:1.23 μg/L(小于检出限~8.28 μg/L)。结论与中国成年男子尿中元素含量相比, 本研究结果均高于其结果。

关键词：电感耦合等离子体质谱尿分析痕量元素

Determination of Urine Samples in the Vicinity of Qinshan Nuclear Power Plants by ICP-MS

TIAN Qing ¹, JI Yan-qin ¹, HUANG Wei ¹, YING Liang-liang ¹, XUAN Zhi-qiang ², LI Xin-xing ², YU Shun-fei ², FAN Yao-hua ¹, SU Xu ¹

Institute for Radiological Protection, China CDC, Beijing 100088 China

Abstract: Objective To obtain the basic data of the trace elements in urines of the residents in the vicinity of Qinshan nuclear power plants. Methods The urine samples of 35 healthy adults, who were long-term residents in the vicinity of nuclear power plants, were collected in ZheJiang province. Inductively coupled plasma mass spcctrometry (ICP-MS) was applied to the determination of U, Th, Rb, Cs, Sr, As, Pb, Ba, Co, Tl and Cd by using Bi and In as internal standard. Instrumental operating parameters were optimized. The detection limit range was 0.002~0.046μg/L. The recovery range was 91.4%-18.8%. It indicated that the method was accurate. Results The results show as followed:U:0.07μg/L (＜ DL~0.97 μg/L); Th:0.54μg/L (0.45~0.76μg/L); Rb:2736.06μg/L (610.80~7174.71μg/L); Cs:11.30μg/L (2.60~24.02 μg/L); Sr:480.07 μg/L (129.79~1275.89μg/L); As:124.57μg/L (13.63~501.21μg/L); Pb:31.10μg/L (3.85~235.04 μg/L); Ba:16.35 μg/L (1.64~82.64 μg/L); Co:0.82 μg/L (＜ DL~3.41 μg/L); Tl:0.34 μg/L (＜ DL~1.87 μg/L); Cd:1.23 μg/L (＜ DL~8.28 μg/L). Conclusion The results of this study were higher than the results for Chinese adult men.

Key words: Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) Urine Determination Trace Element

微量元素与人体健康密切相关, 而体内元素含量又在一定程度上反映了环境介质乃至环境污染的情况, 尿是元素代谢排出体外的重要途径之一。在核事故医学应急和内照射剂量估算时, 必须了解人体内元素的含量, 尤其对发射α和β射线的放射性核素, 不能用活体放射性测量, 测定尿中核素含量成为估算体内负荷量和内照射剂量的常用方法, 也是放射医学临床和核应急的重要检测项目^[1]。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)具有高灵敏度, 低检测限, 宽动态范围, 多元素同时分析, 基体干扰小等优点, 可测定的元素几乎能涵盖元素周期表中大部分元素, 由于ICP-MS在痕量元素分析中的优势, 因此被广泛的应用于环境, 生命科学, 材料, 地质等多个学科^[2]。本研究利用密闭消解, ICP-MS测定了浙江秦山核电站周边居民尿中的11种元素, 包括天然放射性元素U、Th、Rb和核事故应急中可能包含的重要裂变产物核素的稳定元素Cs、Sr、Ba、Co^[3]及其他化学毒性元素As、Cd、Tl、Pb。为可能发生的核事故应急提供参考数据。

1 材料和方法 1.1 尿样的采集

采集秦山核电站周围30km内18~49岁的身体健康、无既往病史、长期居住在核电站周围的成年人, 男性23人, 女性12人。根据核电站的源项特征以及人口分布等因素确定采样区布设, 见表 1。

表 1 核电站周边人群尿样采集信息

使用120 ml尿液采集杯, 使用前用蒸馏水淋洗, 烘干。考虑到采集24 h尿较困难, 故选择计时尿, 即晚上10:00至次日6:00的全部尿液。向采样者发放尿液采集杯等, 叮嘱采样者仔细阅读采样须知, 晚上10:00将尿排空, 收集晚上10:00至次日早晨6:00(晨尿)这段时间的尿液, 收集后加盖拧紧, 用酒精棉球擦干净样品瓶外部, 贴签上填写编号和姓名并贴于瓶壁。冷藏运输, 实验室保存在4℃冰箱中。

1.2 材料与试剂

硝酸, BV-Ⅲ级, 北京化学试剂研究所, 经90℃重蒸; 实验中使用的水均为MilliQ制得超纯水, 18.2 MΩ; HR-ICP-MS, ThermoFinnigan公司, ElementⅡ型; 万级超净实验室, 百级超净实验台; 标准溶液选用美国Spex公司进口多元素标准溶液配制。

1.3 样品处理

取5ml尿样至PFA密闭罐中, 加入3mlH₂O₂, 静置过夜。加入3 mlHNO₃, 盖紧盖子, 将样品在电热板上150℃加热10 h, 冷却至室温, 所有样品均变为澄清溶液。转移至15ml塑料管中, 称重, 记录。取1ml待测样品, 用超纯水稀释至10ml, 加入铟和铋作为内标, 所有样品中内标浓度均为1μg/L。充分摇匀, 待测。

1.4 样品测量

仪器条件:载气流量0.98ml/min, 辅助气流量0.8 ml/min, 冷却气流量16.0 ml/min, RF功率1 200 W, 测量前使用仪器自带标准对灵敏度和分辨率进行调谐。

1.5 质量控制

用实验室的重蒸酸和超纯水配制空白样品, 空白样品与实际样品按同样流程分析, 所得结果均为减去空白值后所得结果; 每个尿样做两个平行样; 每个样品均加入内标进行校正; 所有元素的方法检出限为1%硝酸空白溶液进行10次重复测定的3倍标准偏差计算所得; 在样品中加入已知量的混合标准溶液, 按同样的流程分析, 得到实验的方法回收率, 表 2列出所测元素的检出限和回收率。所有元素的回收率在91. 4%~118.8%, 可以满足痕量元素的分析要求。

表 2 所测元素的方法检出限和回收率

1.6 质谱干扰的校正

在ICP-MS分析中, 质谱干扰主要有同质异位素重叠干扰和多原子离子干扰等。一方面可以通过对仪器参数的优化和选择干扰较少的同位素进行校正, 另一方面通过适当提高分辨率来克服多原子离子干扰。如实验中选择高分辨率下测量⁷⁵As (分辨率为10 000), 克服⁴⁰Ar³⁵Cl的干扰。

2 结果

所测11种元素的平均值和范围见表 3, 其中元素U、Th、Tl和Co含量平均值较低, 均小于1 μg/L; 元素Cd、Cs、Pb和Ba含量在1~100 μg/L范围; 元素As和Sr含量平均值较高, 分别为124.57 μg/L和480.07 μg/L; 元素Rb的含量最高, 达到2 736.06 μg/L。

表 3 本研究和文献[3]中11种元素的平均值结果和范围

表 4列出了＜10km, 10~20km和20~30km距离范围人群中尿中11种元素的平均值。

表 4 不同距离人群尿中11种元素的结果(μg/L)

本研究共采集23例男性和12例女性尿样, 结果平均值列于表 5。

表 5 男性和女性尿中11种元素的平均值(μg/L)

3 讨论

由于尿中元素浓度的变动较大, 未见尿中元素参考值的系统报道, 与中国成年男子尿中元素含量^[3]相比, 本工作测量结果均高于文献值, 原因可能是由于所采集人群的生活习惯和饮食习惯以及生活环境不同所导致。

元素Rb和Cs在距离10~20 km范围人群尿中含量较低, 在10 km和20~30 km范围人群尿中含量相差不大。元素Tl, Co, Sr, Ba和Th在各个距离范围内变化不大, 可能是因为环境中这些元素的含量变化不大, 而这些元素在人体内代谢已经平衡。元素U随距离的增加尿中平均值升高。元素As, Pb和Cd在20~30km距离范围人群中尿中平均值明显高于其他两个距离, 这主要是由于这些元素受工业化影响较大, 在小于20km的两个地方大多数人以务农为主, 工业并不发达, 而在20 ~30km距离内的人主要是以工人为主, 因此这些地区人群尿中这些元素含量高于另两个地区。

元素Th含量在男性和女性尿样中浓度相同, 均为0.54 μg/L, 说明该地区元素Th在环境和人体中浓度较为稳定。元素Co浓度平均值为女性大于男性, 而其他元素均是男性大于女性, 这可能与男性与女性的劳动工作和饮食习惯不同有关, 一般情况下男性通过饮食和饮水中摄入的元素较多, 代谢后通过尿排出体外, 因此导致男性尿中元素浓度高于女性。迄今为止, 我国关于特定人群, 尤其在核电站周边生活的人群中尿的元素含量报道较少。今后需进一步研究包括天然放射性元素和核事故应急中可能包含的重要裂变核素的元素的日尿排出量, 通过元素摄入量及其日尿排出量可获得特定人群生物动力学模型重要信息。这在核事故应急时对污染判定及内剂量估算具有重要意义^[4]。

参考文献

[1]	诸洪达, 王京宇, 武权, 等. 中国成年男子同体全血与尿样中元素含量及其关系和尿日排出量[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2007, 27(4): 63-67.
[2]	刘虎生, 邵宏翔. 电感耦合等离子体质谱技术与应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005.
[3]	诸洪达, 王京宇, 武权, 等. 中国成年男子膳食、器官组织和尿中元素含量研究辐射防护应用[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2007, 27(4): 67-74.
[4]	诸洪达, 樊体强, 武权, 等.辐射防护用参考人参数参考值研究新进展[A].中华预防医学会放射卫生专业委员会第四届全国学术会议论文集[C]. 2007: 61-64.