目前，我国国家职业卫生标准《尿中锰的测定石墨炉原子吸收光谱法》（GBZ/T 305—2018）^[1]方法中，采用标准曲线法，没有采用基体改进剂进行定量检测，但笔者在实际使用中发现，该方法存在精密度、准确度较差，背景吸收高、峰型差等缺点。为解决这些问题，本研究拟在原方法的基础上，通过系统实验研究，对该标准方法进行改进，采用工作曲线法，加入基体改进剂，建立一种精密、准确、操作简单、快捷的尿中锰浓度测定方法。

1.   材料与方法

1.1   仪器与试剂

PE AA800型原子吸收分光光度计、Lumina Thallium锰空心阴极灯、THGA型石墨炉、AS800自动进样器均为美国PerkinElmer公司生产；1.5 mL具盖聚丙烯离心管（浙江柏美特医用塑料有限公司）；实验用水为超纯水（美国Milli-Q纯水机，电阻率18.2 MΩ·cm）；1 mg/mL锰单元素标准溶液[中国计量科学研究所，国家二级标准物质GBW（E）080151]，临用时用体积分数1%的硝酸（HNO₃）溶液逐级稀释成20 μg/L的标准应用液；硝酸钯[Pd（NO₃）₂]为分析纯；基体改进剂：用1% HNO₃溶液配成1.0 g/L Pd（NO₃）₂（以Pd计）混合溶液。

1.2   仪器工作条件

波长279.5 nm，灯电流20 mA，狭缝宽0.7 nm，进样体积10 μL，改进剂5 μL，读数方式为峰面积，横向加热，纵向塞曼背景校正，通过系列优化实验，获得石墨炉最佳升温程序（见表 1）。GBZ/T 305—2018中仪器的工作条件为波长279.5 nm，灯电流20 mA，狭缝宽0.7 nm，进样体积10 μL，读数方式为峰面积，横向加热，纵向塞曼背景校正，石墨炉升温程序见表 1。

表  1  石墨炉温度设置

类别	步骤	温度/℃	升温时间/s	保持时间/s	氩气流量/（mL/min）
优化后	干燥1	100	10	25	250
	干燥2	130	15	20	250
	灰化	1 350	10	25	250
	原子化	2 100	0	3	停气
	清洗	2 450	1	3	250
标准方法[1]	干燥1	100	10	25	250
	干燥2	130	15	20	250
	灰化	1 000	10	25	250
	原子化	1 800	0	3	停气
	清洗	2 450	1	3	250

下载: 导出CSV 

| 显示表格

1.3   样品采集、运输和保存

按照《尿中锰的测定石墨炉原子吸收光谱法》（GBZ/T 305—2018）标准方法进行样品采集、运输和保存。

1.4   实验方法

1.4.1   标准工作曲线的绘制

向7个1.5 mL具盖聚丙烯离心管中分别加入20 μg/L的锰标准应用液0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60 mL，各加1% HNO₃溶液至0.80 mL，再分别加0.20 mL正常人尿样，混匀，配制成质量浓度分别为0、2、4、6、8、10、12 μg/L锰标准系列，按“1.2仪器工作条件”对每个浓度点测定吸光度3次，从第2 ~ 7管吸光度减去第1管吸光度，其结果分别为：0.014 9、0.029 5、0.046 7、0.060 5、0.074 9、0.089 7，结合锰浓度绘制工作曲线。

1.4.2   样品处理

将样品放至室温并充分混匀后，取尿样0.20 mL于1.5 mL具塞聚丙烯离心管中，加入1% HNO₃溶液0.80 mL混匀。同时制备试剂空白：0.20 mL超纯水加入0.80 mL 1% HNO₃溶液混匀，与样品同时测定。

1.4.3   样品测定

按照“1.2仪器工作条件”，测定试剂空白和样品溶液的吸光度，由样品的吸光度减去试剂空白的吸光度，由工作曲线计算样品中锰的含量。

2.   结果

2.1   基体改进剂的选择

尿样中的有机物和无机盐对检测产生严重的背景吸收干扰。原标准方法测试液中只有HNO₃溶液，灰化温度只能达到1 000 ℃，此条件下尿样中的干扰成分较难除掉，结果出现峰型分叉、毛刺状现象；采用改进后的方法，测试液中含有HNO₃、Pd（NO₃）₂试剂，在干燥、灰化阶段能有效消除尿样中的基体干扰，锰与钯形成稳定的络合物，灰化温度可达1 350 ℃^[2]，此温度下尿样中大部分干扰成分被除去，结果峰型光滑、端正、无毛刺、背景值低。本改进方法选用5 μL的1%HNO₃和1.0 g/L Pd（NO₃）₂（以Pd计）混合溶液为基体改进剂效果好。

2.2   石墨炉温度条件的选择

用含6 μg/L锰的测试液，按改进方法进行干燥、灰化、原子化温度单因素变换方式，选择灵敏度高、背景低、峰型好的最佳温度设置条件，结果见表 1。

2.3   方法的线性范围和检出限

对锰标准应用液每个浓度测定3次，取均值计算标准工作曲线，锰质量浓度在0.0 ~ 12.0 μg/L范围内呈较好线性关系（y = 0.007 50 x + 0.000 2），相关系数为0.999 7（式中，y为吸光度值，x为锰质量浓度）。配制尿锰0.50 μg/L的测试液（参照标准方法定量下限）重复测定11次，得11次吸光度值标准偏差S = 0.000 3，按照公式${\rm{MDL = }}k\frac{{3Sc}}{b}$ ^[3]（式中：MDL为方法检出限；k为样品预处理体积转换倍数；S为预估定量下限的浓度响应信号的标准差；c为已知低剂量待测物的质量浓度；b为c对应的响应信号）计算方法检出限为0.12 μg/L，按照公式${\rm{MQL = }}k\frac{{10Sc}}{b}$ ^[3]（式中：MQL为方法定量下限；k为样品预处理体积转换倍数；S为预估定量下限的浓度响应信号的标准差；c为预估定量下限的浓度；b为c对应的响应信号）计算方法定量下限为0.39 μg/L，则该方法尿样最低检出质量浓度为0.60 μg/L、最低定量质量浓度为2.0 μg/L（按稀释5倍计）。

2.4   准确度和精密度

于空白尿样中加入一定量锰标准应用液混匀后，分别配制成低、中、高浓度的样品，每个浓度平行测定6次，计算其回收率、精密度（相对标准偏差），回收率为98.6% ~ 105.0%，精密度为0.77% ~ 2.15%。见表 2。

表  2  样品加标回收率、精密度测试结果

本底值/（μg/L）	加标浓度/（μg/L）	测定浓度/（μg/L）							回收率/%	相对标准偏差（RSD） /%
		1	2	3	4	5	6	均值
0.82	2	2.97	2.81	2.89	2.91	2.97	2.96	2.92	105.0	2.15
0.82	6	6.92	7.02	6.78	6.95	6.99	7.01	6.94	102.0	1.28
0.82	10	10.68	10.56	10.75	10.63	10.67	10.79	10.68	98.6	0.77

下载: 导出CSV 

| 显示表格

2.5   改进方法与标准方法的比较

按改进的本方法2.3和2.4与标准方法进行线性关系、检出限、精密度、准确度比较，同时用两种方法测定含6 μg/L锰标准应用液的吸光度值、背景值、峰型进行比较，改进方法的各项指标均优于标准方法。见表 3、图 1、图 2。

表  3  改进方法与标准方法的比较

方法	线性关系（r）	检出限/（μg/L）	精密度/%	回收率/%	吸光值	背景值
改进方法	0.999 7	0.12	0.77 ~ 2.15	98.6% ~ 105.0	0.051 7	0.013 9
标准方法	0.995 6	0.26	2.52 ~ 5.63	86.3% ~ 103.6	0.046 5	0.094 6

下载: 导出CSV 

| 显示表格

图  1  改进方法信号峰显示

注：实线为锰吸收信号线，虚线为背景吸收信号线；纵坐标为吸光率，横坐标为时间/s。

下载: 全尺寸图片 幻灯片

图  2  标准方法信号峰显示

注：实线为锰吸收信号线，虚线为背景吸收信号线；纵坐标为吸光率，横坐标为时间/s。

下载: 全尺寸图片 幻灯片

2.6   共存多种离子对本方法的干扰试验

在含3 μg/L锰浓度的测试液中分别加入尿中可能存在且浓度相当的多种干扰离子，测定其吸光度值。结果表明，当加入下列干扰离子时：Cl^-（2 000.0 μg /mL）、K⁺（1 000.0 μg/mL）、Na⁺（1 000.0 μg/mL）、Mg²⁺（500.0 μg/mL）、Fe³⁺（500.0 μg/mL）、Ca²⁺（100.0 μg/mL）、Zn²⁺（1.0 μg/mL），或Ni²⁺、Cr⁶⁺、Pb²⁺、Se²⁺、As³⁺、Hg²⁺、Cu²⁺、Co²⁺（均0.20 μg/mL）时对测定都不产生干扰。

2.7   实际样品检测

采用改进后的方法测定了锰接触者尿样23例，正常人群尿样25例，接触者尿锰浓度检测结果高于正常人群，结果与实际情况相符。见表 4。

表  4  两组人群实际尿样中锰质量浓度检测结果 （例）

尿样来源	例数	测定范围/（μg/L）
		< 2.0	2.0 ~ 10	> 10
接触者	23	9	11	3
正常人群	25	25	0	0

下载: 导出CSV 

| 显示表格

3.   讨论

由于尿样基体复杂、背景干扰大，标准方法采用标准曲线法但不加基体改进剂，存在标准液与样品液的基体成分差别较大、灰化温度相对较低、干扰消除不彻底引起背景值较高、峰型差等缺点，导致检测结果不理想。目前测定尿锰的方法主要为石墨炉原子吸收法^[4-7]，这些报道的方法中使用了不同的预处理方法，如用纯水、硝酸溶液或混合基体改进剂稀释样品、涂层石墨管等。本研究基于标准方法进行了改进，采用工作曲线法、加入基体改进剂，提高了灰化和原子化温度，改进后的方法具有线性好，灵敏度、精密度、准确度高，峰型好、背景吸收低，易操作等优点，适用于尿中锰浓度的测定。