重金属检查方法的研究进展

重金属检查方法的研究进展

王悦1李银峰2靳朝东2

王悦1李银峰2靳朝东2(1天津中医药大学300193;2天津药物研究院分析测试中心300193）

【摘要】目的杂质控制是药品国际认证和国际注册的难点和重点。本文对重金属现有的分析方法进行了探讨和分析。

【关键词】重金属前处理分析方法

1样品的前处理

重金属的测定通常包括2部分,即样品前处理和待测元素的分析。检测结果的可靠性,不仅取决于所采用的检测方法,更取决于样品前处理。在过去几十年中检测分析的研究主要集中在方法开发和发展分析仪器[1],原子吸收光谱(AAS)、等离子发射光谱(ICP-AES)、等离子质谱(ICP-MS)、原子荧光光谱(AFS)等的发展,使元素分析的灵敏度、精密度和便捷性有了很大提高,这为准确快速的检测提供了可能性。但样品前处理仍沿用传统的湿式消化法及干法灰化法,一般需要数小时甚至数天才能完成,且样品前处理中还存在着二次污染、待测元素挥发损失、试剂消耗大、空白值高等缺点,这些都严重影响着检测结果的准确性、可靠性和及时性。微波消解技术是样品制备中一种新的快速溶样技术，为常规湿法消化方法的延伸。微波消解的原理是将样品放入含酸的密闭消解罐内,再将消解罐置于消解仪的微波场中,微波能迅速加热酸和溶质,发生氧化还原反应和放热反应,产生气体,产生的气体形成容器内的高压氛围,提高了溶样酸的沸点、氧化能力和活性,进而加快了样品的消解速度。微波消解速度快消解时间短、溶剂用量少、空白值低、以及样品消化完全等优点[2]，已被广泛应用于各种样品的前处理，并且处理方法及效果也被业内人士撰写成文发表于各种专业期刊上。如马少妹[3]等：用微波消解样品，电感耦合等离子体质谱(ICP—MS)法同时测定六味地黄丸中铅、镉、汞、砷的含量。结果：加样回收率为92％-98％，相对标准偏差小于2.0％；刘童[4]等采用微波消解的方法对荭草药材及制剂进行处理,然后用石墨炉原子吸收法测定其中的铜、铅、镉等重金属元素的含量。结果:铅、镉、铜三种元素的回收率分别为81.5%～97.2%、91.8%～96.4%及94.7%～96.1%,RSD达到4.5%～7.3%、4.9%～12.6%及5.2%～10.6%,检测限为8μg/kg、10μg/kg及11μg/kg。

2分析技术及方法

重金属元素的测定方法除了中国药典2010年版附录中收录的硫代乙酰胺或硫化钠显色-目视比色法之外，还有原子吸收分光光度法（AAS），原子荧光光谱法（AFS），电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体-原子发射光谱法（ICP-AES）。

2.1原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法(包括火焰法、石墨炉法和氢化物发生法、冷原子吸收光谱法)（AtomicAbsorptionSpectrometry,AAS）可适用于大部分重金属的检测，具有灵敏度高、选择性好、抗干扰能力强、分析速度快、仪器设备相对简单、操作简便及应用范围广等优点[5]，已广泛应用于药品的分析及其他行业的化学分析中。目前原子吸收光谱仪多采用CCD固态检测器代替光电倍增管，其自动化程度大大提高，可以实现火焰和石墨炉一体并自动切换。仪器的软件功能已有很大提高，操作更加灵活方便。

黄薇[6]等发现目前药典规定的重金属pb2+检验方法不适用于进出口商检中的快速要求，故使用原子吸收分光光度法快速检查。药典规定的pb2+测定方法对样品7-ACA进行复杂的预处理，常遇到样品溶液与标准对照液色调不一致情况，这就增加了对比观测的难度；而用原子吸收分光光度法测定，就不存在这些问题，测定不受溶液颜色的影响，特定波长的光直接被待测元素的基态原子吸收，使光强减弱，从而进行测定；汪麟，于新颖等[7]建立测定无机原料药铅、镉、汞、铜4种有害元素的原子吸收分光光度法。方法铅、镉采用石墨炉法,汞采用冷吸收法,铜采用火焰法。结果标准曲线线性良好,相关系数r>0.99,加样回收率在90.0%～100.0%之间,RSD均小于7.0%。

2.2原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是1964年以后发展起来的分析方法。其原理是气态自由原子吸收光源的特征辐射后，原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的发射即为原子荧光。原子荧光是向空间各个方向发射的因此可以制作多道仪器。与原子吸收法和电感耦合等离子体发射光谱法等相比，AFS具有仪器结构简单，灵敏度高，线性范围宽，稳定性好，气相干扰少，适合于多元素同时分析等特点。原子荧光光谱法检出限较低，Hg可达0.001μg/L、As为0.01μg/L，还能实现多元素同时测定。

王蕙[8]等建立了高氯酸-硝酸消解-原子荧光法测定锁阳及饮片中铅含量的方法经高氯酸-硝酸消解后,采用原子荧光法测定锁阳中痕量铅的含量。结果：铅浓度在0.00～10.00ng/mL范围内与荧光强度呈良好的线性关系,样品6次测定结果的相对标准偏差为2.8%,加样回收率为93.7%～96.0%。结论：该法简便、快速、准确、重复性好,结果满意；徐金明[9]等采用微波消解法消解试样,应用氢化物-原子荧光光谱法测定雷公藤的微量铅和汞，对仪器条件和反应条件进行了选择、优化。铅和汞的回收率分别为96.1%-104.4%，93.7%-106.3%,相对标准偏差小于8%。该方法具有试剂用量少、检测快速、基体干扰小、准确度高等优点。

2.3电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和电感耦合等离子体-原子发射光谱法（ICP-AES）

电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，InductiveCoupledPlasma-massSpectrometer）分析元素的原理为：待检样品经前处理成溶液后，被引入ICP并在ICP的高温环境下离子化，其中代表样品组成的多种元素离子被ICP-MS的接口提取到高真空的质谱仪中，经过质量筛选器（四级杆、飞行时间或磁场）的筛选，具有特定质荷比(M/Z)的离子被传输和检测。由于不同元素的离子具有不同的质荷比，所以，ICP-MS可以分析元素周期表中多达80多个元素。电感耦合等离子体质谱法(ICP—MS)不仅可以同时测定多种金属元素的浓度，而且可以给出有关同位素的信息，因此可以进行同位素的示踪研究。

电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP—AES)现在经常被用来测定重金属的含量，经过消解的样品可直接进入温度为5000～7000K的高温等离子体，并通过多色仪观测发射线同时进行分析[10]。ICP-AES法因其灵敏度高，准确性好，谱线选择范围广，响应动态范围宽及可多元素同时测定等有点而被广泛应用于元素分析。

张廷红[11]等采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定胰酶中铅，铬，镉，砷，汞5种元素。结果：采用湿法HNO3-H2O2对试样进行消解，同时测定胰酶中5中元素的含量，其检出限分别为0.0102,0.0009,0.001,0.028,0.004mgL-1，元素回收率在98.0%～103.0%之间，RSD（n=10）为0.5%～1.6%。准确度和精密度都符合要求；张立雯[12]等建立测定中成药中铅、砷、汞、镉、铜五种有害元素的电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS），进而对中成药中的有害元素进行限量控制。结果：标准曲线线性良好，相关系数r=0.9998-1.0000，加样回收率在90％-113％之间。

除了以上我们谈到的这几种重金属检测方法，现在许多科研单位及厂家都越来越关注重金属快速检测技术的开发和应用。例如，重金属快速检测试纸，它将具有特效显色反应的生物染色剂通过浸渍附载到试纸上，并通过反复研究获得了试纸与重金属的最佳反应条件。试纸及试剂盒对重金属检测灵敏度可达0.01～20mg/kg，准确率在95%以上，而且只需10分钟就可对重金属进行快速检测。

3分析方法的比较与展望

原料药中的重金属元素的检查普遍按照药典方法采用硫代乙酰胺或硫化钠显色-目视比色法，此方法具有普遍适用性，但容易产生误差，且过程繁琐；火焰原子吸收的检出限大部分为10～100ppb，技术成熟，仪器价格及使用成本较低，目前被普遍应用于重金属元素的分析和检查，但由于其灵敏度受限制，故只能应用于含相对较高元素的测定，未来需要在灵敏度方面进行提高；氢化物发生—原子荧光法具有灵敏度高、分析元素多、仪器装置简单的特点，在我国使用十分普及，在国际上尚未得到真正推广和应用，未来需要在提高灵敏度，重金属元素形态分析，多元素同时分析等几个方面展开技术攻关，取得突破；ICP-AES与ICP-MS是元素分析实验室中两种非常重要的多元素分析仪器，两者均可在很短时间内同时分析元素周期表中的大多数元素，ICP-MS甚至可以覆盖放射性元素和同位素。从分析元素含量来看，ICP-AES适用于高元素含量的分析（ppm以上）；而ICP-MS则可以获得更低的检出限(ppb以下)，因此更适合痕量、超痕量重金属元素的分析。从仪器使用和维护看，ICP-AES具有更大的优势：使用简单，更加坚固耐用，维护成本较低并且分析稳定性也略优于ICP-MS，但随着痕量分析化学在现代科学与技术的发展中作用的增强,现代科技对痕量分析方法的要求也越来越高,痕量分析的应用领域也越来越广泛,ICP-MS仪器正向着高传输效率、高灵敏度、高分辨率、低背景等方向发展。

参考文献

[1]袁伯华,鲁雁飞,周安寿.微波消解技术在中毒检测样品预处理中的应用[J].中国卫生检验杂志,2002,12(6):643.

[2]EdzardErnst.ToxicheavymetalsandundeclareddrugsinAsianherbalmedicines[J].TrendsinPharmacologicalSciences,2002,23(3):136.

[3]马少妹,黄志勇,邱招钗,杨妙峰,王小如.用微波消解电感耦合等离子体质谱测定六味地黄丸中的有害元素[J].药物分析杂志,2005,25(5):554-556.

[4]刘童,王永林,王爱民,兰燕宇,李勇军.微波消解-石墨炉原子吸收法测定荭草药材中的铅、镉、铜含量[J].贵阳医学院学报,2010,35(6):551-554.

[5]王伟.原子吸收光谱法：重金属元素分析的标准方法，食品安全导刊，2010年第一期.

[6]黄薇，李超鹏，王宏伟.7-ACA中重金属pb2+的快速检查法[J].黑龙江医药，1996,9(6):323-324.

[7]汪麟,于新颖,刘天扬,杨杨,庄舒翔,姜连阁,白政忠.原子吸收分光光度法测定无机原料药中的有害元素[J].中国药事，2010,24(5):496-499.

[8]王蕙,王勤,魏伟.高氯酸-硝酸消解-原子荧光法测定锁阳及其饮片中的铅含量[J].中国中医药信息杂志.2010,17(6):52-53.

[9]徐金明，汪红姣，张辉.微波消解-氢化物原子荧光光谱法测定雷公藤中的铅和汞[J].黄山学院学报.2010,12(5):41-44.

[10]欧忠平，潘教麦.食品中的重金属污染及其检测技术[J].中国仪器仪表.2008,2:68-70.

[11]张廷红，周智勇.ICP-AES法测定重金属元素[J].药物分析杂志，2007,27(10):1607-1609.

[12]张立雯，张玉英，苏广海，董顺玲，何燕.ICP-MS法测定中成药中5种有害元素的方法研究[J].中华中医药杂志，2009，24(3):358-360.