锡及其化合物常被应用于工业生产，其中无机锡化合物常用于纺织工业以及玻璃、搪瓷等领域，而有机锡化合物则在塑料、杀虫、防腐和催化领域中有广泛用途。无机锡化合物的毒性一般较小，相比之下，有机锡化合物的毒性要大得多^[1-2]。随着有机锡化合物在诸多工业领域中的广泛应用，相关的职业中毒事件也时有报道，仅在1996—2006年间急性三烷基锡中毒就有107例^[3]，而在近20年内，因三甲基氯化锡引发的中毒事故中有94%属于职业中毒^[4]。对于锡引起的中毒，目前无特异性生物监测指标和职业接触生物限值，在GBZ 188—2014《职业健康监护技术规范》 ^[5]有关三烷基锡中毒的应急健康检查的内容中将尿中锡作为实验室必检项目。而实际上，无论是对于中毒患者的筛查和诊治，还是对于职业接触锡人群体内锡水平的监测，尿中锡的检测都具有极其重要的意义。

目前对于尿中锡的测定尚无检测标准，已报道文献中尿中锡的测定方法主要包括石墨炉原子吸收法^[6]、原子荧光法^[7]和电感耦合等离子-质谱法^[8]。电感耦合等离子-质谱设备昂贵，难以广泛推广；石墨炉原子吸收法和原子荧光法灵敏度较高，检出限均可达0.5 ng/mL，但石墨炉原子吸收法其灰化温度达2 700 ℃，记忆效应较明显，石墨管损耗较大。相比之下，原子荧光法成本低廉，操作方便，受基体干扰小，是测定尿中锡更为适宜的一种方法。

微波消解-原子荧光光谱法测定尿中锡的原理为尿样经微波消解前处理后，所含锡及其化合物转变为离子态，在酸性介质下与硼氢化钾反应，生成气态锡化合物，在原子荧光光度计上产生荧光，进而对其强度进行定量测定。但有文献表明，在原子荧光法测定锡的过程中影响因素较多，锡能被准确且稳定地测定出来所需的条件比较苛刻^{[7, 9]}，这可能是因为要锡离子形成稳定的气态锡化物，对酸度的要求较高。鉴于已有报道没有深入探讨酸度条件对最终检测结果的影响，本研究拟通过优化微波消解前处理过程和上机测试过程的酸度条件，提高微波消解-原子荧光光谱法测定尿中锡结果的灵敏度、准确度和稳定性，进一步优化已报道的尿中锡检测方法，为职业人群接触锡水平的评价和锡中毒事件的处理提供技术支撑。

1.   材料与方法

1.1   仪器

AFS-9700全自动注射泵原子荧光光度计（北京海光仪器有限公司），MARS微波消解仪（美国CEM公司），Milli-Q纯水机（法国Millipore公司），电子天平（瑞士梅特勒-托利多公司）。

1.2   试剂

氢氧化钠，分析纯；盐酸，优级纯；硼氢化钾，优级纯；硝酸，优级纯；硫酸，优级纯；

水中锡标准物质（标准值100 mg/L），三甲基氯化锡（质量分数 > 98%），二甲基二氯化锡（质量分数98%），三苯基氯化锡（质量分数96%）。

1.3   仪器工作参考条件

AFS-9700全自动注射泵原子荧光光度计工作参数：进样量1 mL，负高压290 V，灯电流80 mA，载气流量400 mL/min，屏蔽气流量800 mL/min，原子化器高度10 mm，读数时间18 s，延迟时间7 s。

微波消解仪的工作参数∶功率1 600 W，由室温升至180 ℃（升温用时25 min）并保持时间20 min。

1.4   试验方法

1.4.1   原子荧光光度计测试条件的优化

选择15 g/L、20 g/L、25 g/L的硼氢化钾溶液（用5 g/L氢氧化钠溶液配制）作为还原剂，选择体积分数1.5%、2.5%和3.5%的盐酸溶液作为载流液，对质量浓度为50 μg/L的水中锡溶液进行测试。

1.4.2   样品溶液酸度对测试结果的影响

分别用体积分数为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、10.0%、15.0%、20.0%的盐酸、硝酸和硫酸溶液稀释水中锡标准物质配制成试样，以优化后的原子荧光光度计测试条件进行上机测试。

1.4.3   微波消解前处理过程优化

1.4.3.1   消解用酸的选择

选择1.0 mL硝酸、混合酸1（V_硝酸∶V_硫酸 = 9∶1）、混合酸2（V_硝酸∶V_硫酸 = 19∶1）、混合酸3（V_硝酸∶V_硫酸 = 39∶1）和混合酸4（V_硝酸∶V_硫酸 = 59∶1）作为消解用酸，分别对2.5 mL、质量浓度为20 μg/L的尿中锡加标样进行微波消解前处理，赶酸后用水定容至10 mL，上机测试并计算加标回收率。

1.4.3.2   消解后样品溶液酸度的调节

选择1.0 mL混合酸2、混合酸3和混合酸4作为消解用酸，分别对2.5 mL、质量浓度为20 μg/L的尿中锡加标样进行微波消解前处理，消解后向各组样品中加入不同体积的150 g/L氢氧化钠溶液，用水定容到10 mL，上机测试并计算加标回收率。

2.   结果与讨论

2.1   原子荧光光度计测试条件的优化

载流液和还原剂是原子荧光光度计上机测试过程中影响检测结果的两个重要因素。选择不同载流液和还原剂得到的锡溶液荧光强度值（重复测试3次平均值）见表 1。由表中数据可知，体积分数为2.5%的盐酸溶液较另两种浓度的载流液，其得到的荧光强度值更大。对于同一浓度的盐酸溶液，随着硼氢化钾溶液的质量浓度由15 g/L向20 g/L升高，荧光强度值明显增大，硼氢化钾溶液的质量浓度升高至25 g/L时，荧光强度值增量趋缓。因此，本方法选取体积分数为2.5%的盐酸溶液作为后续试验的载流液，20 g/L的硼氢化钾溶液作为后续试验的还原剂。

表  1  不同载流液和还原剂下锡溶液的荧光强度

还原剂	不同体积分数的载流液下的荧光强度/AU
	1.5%盐酸溶液	2.5%盐酸溶液	3.5%盐酸溶液
15 g/L硼氢化钾溶液	1 667	1 776	1 699
20 g/L硼氢化钾溶液	2 245	2 388	2 249
25 g/L硼氢化钾溶液	2 302	2 417	2 311

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2.2   样品溶液酸度对测试结果的影响

使用原子荧光光谱测试锡化合物时，因荧光强度与锡化氢气体的量有直接关系，而锡化氢气体的量与溶液中锡离子的价态和酸性介质的酸度有关联，所以实验必须先考察不同酸度试样上机测试的荧光强度结果，从而找出适合实验的酸度范围。由图 1可见，用盐酸、硝酸和硫酸溶液配制的不同酸度溶液介质对试样的测试结果（重复测试3 ~ 6次）影响明显，由体积分数分别为2.0% ~ 3.5%的盐酸溶液、2.0% ~ 2.5%的硝酸和1.0% ~ 1.5%的硫酸溶液配制的锡标样在上机测试中可以得到较高且稳定的荧光强度。测试发现此时对应样品溶液的pH值在0.4 ~ 0.6范围内。

图  1  样品溶液酸度对锡荧光强度的影响

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2.3   消解用酸的选择

样品经过5种消解用酸（硝酸、混合酸1、混合酸2、混合酸3、混合酸4）消解，经过常规赶酸处理后，定容上机测试并计算得到的加标回收率（取3次实验平均值），发现用硝酸和硫酸的混合酸消解后样品测定的加标回收率明显比用单一的硝酸得到的加标回收率（4.4%）高，4种不同比例的混合酸中混合酸1、混合酸2、混合酸3和混合酸4得到的平均加标回收率分别为65.3%、91.4%、95.8%和92.9%，其中混合酸3最高。

但本试验也发现，消解的样品经赶酸处理并定容后，上机测定结果的精密度不甚理想（RSD大于10%）。赶酸是调节消解后样品中酸量的常用手段，为了满足样品溶液上机适宜的酸度条件，消解后样品溶液需在石墨赶酸仪上赶酸至一定体积，然后用水定容至10 mL。多次试验发现，赶酸后剩余样品溶液体积较难控制，误差可在0.3 mL左右，因此很难保证定容后样品溶液的pH值稳定在0.4 ~ 0.6，会出现低于0.4或高于0.6的情况，所以虽然可以确定混合酸3是较优的消解用酸，但常规的赶酸手段并不是调节样品溶液酸度的最好方法，需在后续试验中进一步优化。

2.4   消解后样品溶液酸度的调节

依据2.2节得到的结论，为保证锡样品溶液上机测试时得到较高且稳定的响应，样品溶液pH值需控制在0.4 ~ 0.6的范围内，但常规的赶酸手段并不能保证样液酸度的稳定。经过反复摸索，试验创新性地选择向消解后样品直接加入氢氧化钠溶液进行部分中和的方式，达到样品溶液所需要的酸度范围。初步试验发现，当加入约3.0 mL、质量浓度为150 g/L的氢氧化钠溶液时，样品溶液的pH值可稳定在0.4 ~ 0.6，样品的加标回收率（取3次实验的平均值）可达到70%以上。为准确控制样液酸度，试验精细研究了氢氧化钠溶液用量微小调整而带来的加标回收率的变化，试验结果见表 2。

表  2  不同消解用酸及不同氢氧化钠用量下样品的平均加标回收率

NaOH用量/mL	不同消解用酸下的加标回收率/%
	混合酸2	混合酸3	混合酸4
2.7	73.0	76.4	75.0
2.9	72.5	76.4	79.6
3.1	79.2	86.2	87.6
3.3	91.3	97.1	96.7
3.6	89.5	66.7	45.2

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由表 2数据可以看出，消解后使用3.3 mL氢氧化钠溶液中和并定容后的样品加标回收率普遍较高，其中使用混合酸3进行消解得到的回收率最高。

不同消解用酸及3.3 mL氢氧化钠用量下样品测试结果精密度如下∶混合酸2的精密度为1.45%，混合酸3为0.06%，混合酸4为0.54%。可知消解后通过氢氧化钠溶液调整酸度得到的样品上机测定结果的精密度较高（RSD均＜5%）。所以本实验确定尿中锡的前处理方法为取2.5 mL样品，加入1 mL混合酸（V_硝酸∶V_硫酸 = 39∶1）微波消解后，加入3.3 mL的150 g/L氢氧化钠溶液，用水定容至10 mL后上机测定。

分别配制20 μg/L二甲基二氯化锡、三甲基氯化锡和三苯基氯化锡的尿样加标样，按上述条件进行前处理，上机测定后样品的加标回收率，结果显示3种有机锡的平均加标回收率均大于90%，精密度RSD小于5%，说明该前处理方法对有机锡同样有效。见表 3。

表  3  优化前处理条件下不同有机锡的加标回收率

有机锡	加标回收率/%						加标回收率均值/%	精密度/%
二甲基二氯化锡	95.2	94.9	95.2	95.5	95.4	95.2	95.1	0.35
三甲基氯化锡	94.2	94.5	93.8	94.0	93.6	93.5	93.9	0.40
三苯基氯化锡	93.1	92.8	92.4	93.5	92.9	92.1	92.8	0.54

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3.   小结

在使用原子荧光光谱法测定锡时，为保证上机测试时得到较高且稳定的信号响应值，样液的pH值需控制在0.4 ~ 0.6范围内；为保证样液酸度稳定在这个范围内，实验选择了酸消解之后加入氢氧化钠进行中和的办法。经过试验比较及条件优化，最终确定尿中锡的测定方法为在2.5 mL尿样中加入1 mL混合酸（V_硝酸：V_硫酸 = 39∶1）进行微波消解，消解后加入3.3 mL、质量浓度为150 g/L的氢氧化钠溶液并加水定容至10 mL，选用体积分数2.5%的盐酸溶液和20 g/L的硼氢化钾溶液（用5 g/L的氢氧化钠溶液配制）分别作为载流液和还原剂进行上机测定。在此条件下进行前处理和测定的尿中锡（锡离子）、二甲基二氯化锡、三甲基氯化锡和三苯基氯化锡样本加标回收率均可达到90%以上。