济南市健康成年人血清铁、钙正常参考值调查及其环境、社会行为因素的影响研究（可编辑）

济南市健康成年人血清铁、钙正常参考值调查及其环境、社会行为因素的影响研究（可编辑） 济南市健康成年人血清铁、钙正常参考值调查及其环 境、社会行为因素的影响研究 山东大学 硕士学位 济南市健康成年人血清铁、钙正常参考值调查及其环境、社会 行为因素的影响研究 姓名:张征 申请学位级别:硕士 专业:劳动卫生与环境卫生学 指导教师:高希宝 20090401山东大学硕士学位论文 济南市健康成年人血清铁、钙正常参考值调查 及其环境、社会行为因素的影响研究 研究生张征 导师高希宝 中文摘要 .目的 .调查济南市区正常人群血清铁和钙的含量,以建立济南市区正常人群血清 参 考值,作为济南市的成年人健康状况评价的指标。 .对一系列可能引起健康危害的因素进行探索,揭示其可能产生的危害倾向, 以促进人群公共健康。 .讨论样品微波消解时,个主要工作参数:升温时间、恒温时间、消化温度 对消化样品效果的影响,并确立最佳化的消化条件。 .对检测的灵敏度、准确度进行探索,并对样品保存方法稳定度做相关的研究 .对自然环境中存在的铁和钙元素进行了相关分析,包括济南市居民常吃的 蔬 菜、水果、粮食、肉类,以及生活环境中的土壤。 .方法 .结合以往的调查内容和流行病学调查研究问卷设计方法,进行的相关的问 卷 设计,进行调查研究。 .对样品采用微波消解一火焰原子吸收光谱法进行血清铁、钙的测定。 .采用标准样、加标回收率对检验结果进行质量控制。 .通过统计分析软件,对测定结果按不同因素进行分层分析,探索其影响血清 铁、钙情况。 .湿法消化一火焰原子吸收光谱法测定环境中蔬菜、水果、粮食、肉类,以及 生活环境中的土壤铁和钙的含量。 .结果 .济南市居民血清铁正常值范围为.~./。血清钙正常值范围为 .~ ./。 .性别、年龄、吸烟、饮酒、居住时间、教育水平、收入水平、锻炼情况、睡山东大学硕士学位论文 眠质量和睡眠时间对居民血清铁、钙含量有不同影响。 .济南地区蔬菜、水果、粮食、肉类含量低铁高钙。 .结论 .与其他地区相比,济南市居民血清铁正常值略低,而钙略高。 .血清铁含量:不同性别进行比较,男性略高于女性;随着年龄先降低,后升 高;吸烟者低于不吸烟者;饮酒组高于不饮酒组;随着居住时间长短不同,血清 铁含量呈现波动性变化,男女不一,居住时间越长,含量越接近一般水平;不同 的教育水平,血清铁含量也不相同,高学历的人群血清铁含量较接近正常值;中 等收入水平者,血清铁含量较接近正常值;运动组,运动越多,血清铁含量越高, 不运动的人血清铁较高;睡眠质量不好的人血清铁含量较高,睡眠质量好的人, 血清铁含量较正常;睡眠时间在小时以下者,血清铁含量较低,小时以上睡 眠时间,血清铁含量正常。 .血清钙含量:不同性别进行比较,男性略高于女性;随着年龄呈现波动性变 化,升高与降低过程交替出现;吸烟者低于不吸烟者;饮酒组血清钙含量较接近 正常值,适当饮酒有益健康;随着居住时间长短不同,血清钙含量呈现先升高, 然后逐渐降低至接近正常水平;不同的教育水平,血清钙含量也不相同,高学历 的人群血清钙含量较接近正常值:中等收入水平者,血清钙含量较接近正常值, 高收入者男性高于女性;运动组,运动多的人,血清钙含量较高,不运动的人血 清钙较低;睡眠质量不好的人血清钙含量较低,睡眠质量好的人,血清钙含量较 高,接近正常;睡眠时间在小时以下者,血清钙含量较低,小时以上睡眠时 间,血清钙含量正常。 .环境因素调查结果说明,济南地区人群的低铁高钙状况有可能是因为饮食的 原因引起的,而平时的食物也与土壤有关,对土壤测定发现,济南地区土壤中, 铁含量较低,钙含量较高。 .本论文的主要特点 .针对济南市地区的健康成年人群进行血清铁和钙正常参考值的调查,根据性 别、年龄的差异分别阐述。 .针对影响居民血清正常值的各种社会行为因素进行调查、分类,并根据文献 记载,分析其原因并对研究对象形成健康的生活习惯提出建议。 山东大学硕士学位论文 .对相关的环境因素进行调查,并与血清调查相结合,对人群合理膳食提出了 建议。 关键词:血清:微量元素:微波消解:原子吸收光谱法:吸烟:饮酒. 山东大学硕士学位论文 。 ‘‘ ‘‘ “ 、 。 ?? ?? ? ? 一. . ,嬲 . . , . .: , ,., ,. . , ., , . . 、析, . ... , ,. . ?、山东大学硕士学位论文,,. . ..~./, .~ ./. . , , ,,, ,. . ,, , . . . 、, . . :, ; , ; , ; ;嬲 , , , ; ?, ; ;’;,;, .. : ; ; ; , ; ,; 山东大学硕士学位论文 ?; , ’; ; ’ ,; , . . 锄’ ’ , . ...,. .., , . ..,埘, . :; ; ; ;;. 山东大学硕士学位论文 符号说明: 铁 钙 微波消解 社会科学统计程序 铁减少期 红细胞生成缺铁期 缺铁性贫血期 推荐摄入量 推荐每日摄入量 国际临床化学联合会 国际血液学标准化委员会 国际纯粹与应用化学联合会 电位溶出法 紫外及可见分光光度法 原子吸收光谱法 . 电感耦合等离子体质谱 中子活化分析 上警戒限 缪 下警戒限 上控制限 下控制限 山东大学硕士学位论文 原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不 包含任何其他个人或集体已经发或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 日期: 论文作者签名:塑丝垒 竺翌竺: 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定,同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论 文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此 期:兰癯: 论文作者签名:丞缸导师签山东大学硕士学位论文 第一部分前言 .微量元素概况 地球上的各种生命体都是由多种化学元素组成的,就生命的化学及分子生物 学的本质而言,人的生长发育、繁殖、遗传、生化反应、能量转换、新陈代 谢等 重要生理功能的物质基础,都是人体与外环境进行多种元素交换,以及不同元素 在集体内进行复杂的合成和分解代谢的生物学过程。按照化学元素在集体的含 量,可以分为常量元素或宏量元素 ,及微量元素 ,.两大类?。 常量元素是含量大于体重.%的元素,每人每日需要量在 以上的 元素,约占人体体重的.%以上,包括碳、氢、氧、氮、硫、磷、钠、钾、 钙、镁、氯等种。常量元素均为必需元素,其在机体中的主要胜利作用是维 持细胞内外渗透压的平衡,调节体液的值,形成骨骼支撑组织,维持神经和 肌肉细胞膜的生物兴奋性,传递信息使肌肉收缩、使血液凝固以及酶活性等。 微量元素是含量小于体重.%,每人每日需要量在以下的元素,包括 常量元素以外的其他各种元素,仅占人体元素总量的.%,包括铁、铜、锌、 锰、钼、钻、钒、镍、铬、锡、氟、碘、硒、硅、砷、硼、锶、锂、锗、铝、钡、 铊、铅、镉、汞以及稀土元等数十种元素。微量元素在人体中的含量虽然小,但 在生命活动中却具有独特的生物功能‘。年/将在为量元素中的铜、 钴、铬、铁、氟、碘、锰、钼、硒和锌种元素列为维持人体正常生命活动不可 缺少的必需微量元素,将硅、镍、硼和钒列为可能必需微量元素,而将铅、镉、 汞、砷、铝、锡和锂列为具有潜在毒性,但在低剂量可能具有功能作用的元素。 微量元素在维持人类健康中起基础性的作用,主要是生理功能是在各种酶系统中 起催化作用,以激素或维生素的必需成分或辅酶因子而发挥作用,形成具有特殊 功能的金属蛋白等。 .微量元素铁 ..铁的分布 铁是人体重要的必须微量元素之。正常人体的铁含量随年龄、性别、营 养状况和健康状况等不同而异。一般含铁总量约为,其中%的铁存在于 血红蛋白、肌红蛋白、血红素酶类如细胞色素酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等、 山东大学硕士学位论文 辅助因子以及运载铁中,称之为功能性铁,其余%的铁作为体内贮存铁,主要 以铁蛋白和含铁血黄素形式存在与肝、脾和骨髓中。铁在人体的分布以肝、脾含 量最高,其次以肾、心、骨骼肌和脑较高。体内铁含量因年龄性别和营养状况不 同而存在着较大的个体差异,一般正常人血清铁含量为./. ..功能作用 ...参与体内的氧的运送和组织呼吸过程 铁为血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素以及某些呼吸酶的组成成分,参与体内 氧的运送和组织呼吸过程。血红蛋白是由一个球蛋白与四个铁卟啉组成,与氧进 行可逆性的结合,使血红蛋白具有携带氧的功能,参与体内的二氧化碳的转运、 交换和组织呼吸,肌红蛋白由一个血红素和一个球蛋白组成,肌红蛋白的基本功 能是在肌肉组织中起转运和贮存氧的作用,当肌肉收缩时释放氧以促进肌肉运 动;细胞色素为含血红素的化合物,其在线粒体内具有电子传递作用,对细胞呼 吸和能量代谢具有重要意义。 ...维持正常的造血功能 红细胞中含铁约占机体总铁的/。铁在骨髓血细胞中与卟啉结合形成高铁 血红素,在与珠蛋白合成血红蛋白。缺铁可影响血红蛋白的合成,甚至影响 的合成以幼红细胞的增殖。 ...参与其他重要功能 铁与维持正常免疫功能有关,研究发现缺铁可引起淋巴细胞减少和自然杀伤 细胞活性降低。另外,研究显示在催化促进.胡萝素转化为维生素、嘌呤与 胶原的合成、脂类从血液中转运以及药物在肝脏解毒等方面均需要铁的参与。同 时发现铁与抗脂质过氧化有关,随着铁缺乏程度增高,脂质过氧化损伤过重, 铁 的缺乏还可使具有抗脂质过氧化作用的卵磷脂固醇酰基转移酶活性降低。 ..缺乏表现 铁的缺乏:长期膳食中铁供给不足,可引起体内铁缺乏或导致缺铁性贫血, 多见婴幼儿、孕妇及乳母。缺铁主要因机体需要量增加和膳食铁摄入量不足引起。 另外各种疾病也可能引起铁缺乏。体内缺铁可分为三个阶段:第一阶段为铁减少 期 ,,该阶段体内储存铁减少,血清铁浓度下降,但不表现 临床症状;第二阶段为红细胞生成缺铁期 ,,即 山东大学硕士学位论文 血清铁浓度下降,运铁蛋白浓度下降,有利原卟啉浓度升高,但血红蛋白浓度尚 未降至贫血标准,处于亚临床症状阶段;第三阶段为缺铁性贫血期 ,此时血红蛋白和红细胞比积下降,并伴有缺铁性贫血的 临床症状,如头晕、气短、心悸、乏力、注意力不集中、脸色苍白等症状。 ..营养来源 铁的供给量和食物来源种类较多,许多动物性事物中都含有比较丰富的铁, 瘦肉,鸡蛋、家禽和鱼类也是铁的良好来源。而蔬菜和奶类含铁不高。铁的储存 和代谢具有可再利用的特点。集体对铁具有贮存、再利用的代谢特点。正常 成年 人每日血红蛋白分解代谢需要的铁,通常人体很难从膳食中得到满足,但是人体 能保留代谢铁的%并能将其反复利用,包括细胞死亡后其内部的铁也同样被保 留和利用。集体对铁的排泄能力很有限,一般排泄方式对铁的排出量极少。 .常量元素钙 ..钙的分布 . 钙是人体含量最多的无机元素,正常成人体内含钙总量约为,相 当于体重的.%,其中约%集中在骨骼和牙齿中,主要以羟磷灰石 形式存在;其余%的钙,一部分与柠檬酸螯合或蛋白质结合, 另一部分则以离子状态分布于软组织、细胞外液和血液中,统称为混溶钙池。混 溶钙池与骨骼钙保持着动态平衡,为维持体内所有的细胞正常生理状态所必需。 机体有调控钙浓度恒定的机制,主要通过内分泌系统的甲状旁腺激素和降钙素两 种多肽激素及甾固醇激素,..相互作用调解钙平衡,当钙摄入严重不 足或机体钙发生异常丢失时,可通过调节机制使骨脱矿化以保持人体血钙的相对 稳定。 人体血液中的总钙浓度比较恒定,为../.有三种钙的存在形 式,其中.%为蛋白结合钙%为白蛋白结合钙,%为球蛋白结合钙,.% 为复合钙,即与柠檬酸或无机酸结合的钙盐,其余.%为离子化钙。血浆中离 子化钙是生理活性的形式,正常浓度为../,这部分的钙与骨骼钙 维持着动态平衡,对维持体内细胞正常生理状态,调节神经肌肉兴奋性具有 重要 的作用。 ..功能作用 ...构成骨骼和牙齿的成分 体内的钙主要分布在骨骼和牙齿,并与混溶钙池保持着相对的动态平衡,骨 山东大学硕士学位论文 骼中的钙不断地从破骨细胞中释放进入混溶钙池,混溶钙池中的钙又不断地 沉积 于成骨细胞中,由此使骨骼不断更新。幼儿的骨骼每年更新一次,以后起更 新速度随年龄增长而减慢,成年人年更新一次,岁以后骨吸收大于 骨生成,骨组织中钙量逐渐减少,约每年下降.%。妇女停经后因激素水平下 降,骨组织中钙量明显降低,易引起更年期骨质疏松症。 ...促进体内酶类的活动 钙离子对许多参与细胞代谢的酶类具有重要的调节作用,如腺苷酸环化酶、 鸟苷酸环化酶、磷酸二酯酶、酪氨酸羟化酶等。 ...维持神经和肌肉的活动 钙离子可与细胞膜的蛋白和各种阴离子基团结合,具有调节细胞受体结合、 离子通道通透性及神经信号传递物质释放等作用,从而维持神经肌肉的正常生理 功能,包括神经肌肉的兴奋性、神经冲动的传导和心脏的搏动等。 ...钙的其他功能 钙还参与血液凝固、激素分泌、维持体液酸碱平衡以及调节细胞正常生理功 能等作用。 ..钙的缺乏和过量 医学研究表明人衰老最早是骨组织,骨衰老的表现是骨质脱钙所致【】。人群 ,, 中钙的缺乏比较普遍,钙摄入量仅为推荐摄入量 的%以下。长期缺乏钙和维生素可导致儿童生长发育迟缓,骨软化、骨 骼变形,严重缺乏钙者可导致佝偻病;中老年人更易患骨质疏松症;钙的缺乏者 易患龋齿,影响牙齿的质量。有研究表明,缺钙还有可能是高血压的危险因素之 一【】。过量钙的摄入可能增加肾结石的危险性。持续摄入大量的钙可使降钙素分 泌增多,以及发生骨硬化。 ..营养来源 钙的推荐每日摄入量 ,为,而 由于我国缺钙比较普遍,因此年中国营养学会在年推荐每日膳食供给 量基础声,修订成人钙的适宜摄入量为/。对特殊人群,如婴幼儿、儿 童、孕妇、乳母、老年人等,均应该适当增加钙的供给量。 钙的良好来源是奶和奶制品,含钙丰富且吸收率高,是钙的良好来源。此外, 山东大学硕士学位论文 小虾皮、海带、豆类、芝麻酱和绿色蔬菜等含钙也比较丰富。 .正常值 ..正常值的定义 医学参考值又称临床参考值或正常值,是指“正常人体和动物的各种生理 常数、体液、排泄物中各种成分含量及人体对各种试验的反应值。广义的医 学参 考值还包括各类“卫生标准“。应注意的是,医学参考值的不是一个单一的 数值, 而是许多数值的集合或全体,即是一个范卧。 ..确定参考值范围的基本步骤 ...确定“正常人”对象的范围即根据研究目的确定的未患被研究疾病的个 体。 ...统一测定标准即检验用的试剂批号、仪器、人员、条件等应相同。 ...确定分组一般需用年龄、性别等对“正常人”对象进行分组,分组特征 也可根据检验判断。 ...样本含量确定一般来讲,正态分布资料所需的样本含量应在以上, 偏态或未知分布时样本含量应更大。 ...确定参考值范围的单双侧一般生理指标多为双侧、毒物指标则多为单侧。 ...确定百分位点一般取%或%。 ..参考值范围的确定方法 ...正态分布法 根据正态分布原理,一定可信度如%下的正常值范围,双侧为: 士.;单侧上限为:.,下限为:..。 ...百分位数法 对于偏态分布或未知分布的资料,正常值范围的确定常用百分位数法,如 %可信度下的正常值范围双侧为..一.,单侧上限为,单侧下限为。 ..确定参考值范围时的注意事项 ...应注意参考值范围是基于一定可信度而建立的的,即它最多仅能包含% 或%的“正常’’个体; ...临床应用中采用多指标联合诊断可提高判断的效率; 山东大学硕士学位论文 ...观察值的正常值范围要与均数的可信区间相区别。 .国外正常参考值的研究现状 国外对血清微量元素的正常参考值的制订较早,国际临床化学联合会 标准委员会于年成立了参考值理论专家小组,国际血液学标准化 委员会于年成立了相应的参考值标准委员会,自此血液微量元素 的制订工作开始在各国各地区开始。 年, 等专家对意大利北部的地区健康人群进行了微 量元素调查【刀,对尿中个元素,血中个元素及血清中个元素,通过中 子活化法进行了测定,不仅对正常值范围和平均水平进行了分析,还对一些代谢 反常的个体通过计算机统计分析处理制订了一系列特殊范围和上限值;年, 等对比利时居民进行了血清、全血、尿中的微量元素水平进行了较系 统全面的分析【引。年, 等对捷克斯洛伐克居民全血、血清、尿中的 种微量元素进行了,并探讨其作为正常参考值的可能性【。各国纷纷对本 国人群正常参考值做着巨大贡献,为促进人类健康贡献自己的一份力,我国也不 例外。 .我国正常参考值的研究现状 现阶段我国逐渐开始对血清微量元素正常参考值的研究,陈艳梅等【加对天 津市健康人血清进行测定;田佩瑶等【】通过对北京名健康青少年血清进行测 定,初步探索了北京市区人群正常参考值范围;梁东东等【】通过对甘肃地区 名健康人进行检测,探索了人体头发、血清、末梢血正常值范围;王柏贤 等【】通过对名健康成年人进行血清测定,探索了广州市区人群血清正常值 范围;朱治国等【】对吉林地区名健康人,按照不同年龄段进行分别计算正 常参考值范围;温新宇等【对名年龄在~的老年人进行测定,应用电感 耦合等离子体质谱.进行分析,探索了老年人血清正常参考值范围;付艳 君等【】等通过对名健康人血清钙离子进行测定,探索了牡丹江地区健康人 血清钙离子正常参考值范围。其他地区也应用各种检测技术对血清微量元素 进行 测定【。。这些成果都标志着我国的血清微量元素标准化工作已经开始与国际接 轨。 世界元素医学的年期公布了中国微量元素科学研究会发布微量元素 山东大学硕士学位论文 正常参考值及测定法标准,标准名称及标准号包括: .人发中钙、镁、锌、铁、铜、锰、镉、铅、钻的原子吸收测定方法/. .血清中钙、镁、锌、铁、铜、锰、镉、铅、钻的原子吸收测定方法/. .中国居民成人头发中种元素正常参考值范围/. .中国居民儿童头发中种元素正常参考值范围/. .中国居民血清中种元素正常参考值范围/ 人发和人血清中部分金属元素检测应用日渐广泛,主要以原子吸收检测方法 为主。该标准已于年月日发布实施。此前国内尚未制定具体检测方法 的标准和正常参考值。本标准的发布对指导科研和检验应用,实行标准化管理, 保证检测质量具有特别重要的意义。 .样品的前处理 是在进行原子吸收测定之前, 样品的预处理 将样品处理成溶液状态,也就是对试样进行分解,使微量元素处于溶解状态。样 品经过预处理后才能进行原子吸收光谱测定。要使样品中的微量元素处于游离状 态,常用的方法有高低温灰化法、湿消化法、酸溶解法以及密封微波溶样法。 ..干法灰化 具体可分为马福炉高温灰化法和等离子体低温灰化法两种。高温灰化:即将 样品在高温下灼烧,使样品中含有的大量纤维素,蛋白质和油脂等有机物质分解 挥发,仅留下矿物质灰分。样品中、、、、的测定方法国家标准 就采用的高温干灰化法.高温灰化具体方法为:将过八十目筛经准确称量的样品 一般为...放入洁净的瓷坩埚中,先在?的电热板上炭化, 待无烟产生后转至马福炉中,?高温灼烧.小时至样品白色或灰白色无 炭粒为止,在干燥器内冷却后取出,然后缓慢滴加:盐酸或:硝酸 溶解后,无损失地转移到容量瓶中,用超纯水或新鲜双蒸水定容至刻度待 测,同样方法测定空白液。干灰化法的优点是适合于大批样品分析,且酸空白低, 缺点是样品消化时间长、难以彻底消化,且回收率比较低如铅、镉、锌等。 干法灰化需要掌握好灰化温度和灰化时间,最佳灰化温度和时间是确保样品灰化 完全和防止元素挥发损失的关键条件,时间过短则样品分解不完全,回收率低,时 间过长则易带来元素的挥发损失..?一般元素灼烧.小时均能回收完 山东大学硕士学位论文 全,锌必须灼烧小时以上才能解离并被盐酸提取。但应注意易挥发元素的测定 如、、等不宜用高温灰化法,因此法易导致元素大量丢失。另外,较好 的灰助剂,如酸、铵盐等可加速试样的分解和提高元素的回收率,结合使用不但灰 渣为白色且疏松易于溶解。低温灰化:原理是利用高频电场作用产生激发态等离 子体来消化样品中的有机体。具体方法是:将干燥后经准确称量的样品放在石英 烧杯中,引入氧化室,用氧等离子体低温灰化使呈白色粉末状为灰化终点,灰化 后的其他操作步骤同高温灰化。等离子氧低温灰化与高温灰化相比其优点在于可 抑制无机成分的挥发,成分回收率比坩埚高温灰化法高,但由于等离子条件依赖 于复杂的参数,因此测定重现率很低,且灰化速度慢,目前在原子吸收光谱分析 中应用较少。 ..湿法消化 原料及配合的前处理也可使用湿法消化,即用酸消煮来破坏有机物。湿消化 法常用的酸是硝酸,高氯酸,两种酸用量比一般为:。在使用硝酸.高氯酸消 化时一定要先将硝酸加入放置几小时或过夜,使之与样品充分混合,在电热板上 硝化以后然后再加入高氯酸,以防止在硝酸分解完全后局部温度升高而导致高氯 酸和有机物作用产生爆炸危险。方法如下:准确称取.克风干样品于三角 瓶或剀氏烧瓶中,用少量超纯水润湿后加毫升硝酸,混匀,盖上表面皿放置过 夜,置于可调电炉上低温消煮至近干,若样品未溶解完全则继续加硝酸消煮直至 溶液近干为止,再加入毫升高氯酸,加热,待冒白烟溶液未干前停止加热,将 溶液无损失地转移到毫升容量瓶中,用超纯水定容至刻度混匀待测,并作空 白。与干灰化相比,湿消化不容易损失金属元素,所需时间也较短,缺点是酸的 用量大,造成较高的试剂空白。另外,也可用双氧水辅助混酸消化。双氧水在酸 性介质中能在低温下分解,产生高能态的活性氧,硝酸分解产生的二氧化氮有催化 氧化的能力,两者配合使用可增强混酸的氧化能力,提高反应速度,从而使样品完 全分解。 ..酸溶解法 即用稀盐酸直接溶解样品。此法适用于无机物预混料或无机矿物质添加剂。 国标厂.微量元素预混料测定方法中采用的就是稀盐酸溶解法。 其方法为:将.克干燥磨碎过目筛的样本放在盐酸冲洗过的毫 山东大学硕士学位论文 升烧杯中,用自动滴定管加/盐酸,搅拌分钟后离心或过滤,上清 液或滤液收集于容量瓶中,用超纯水定容至刻度混匀待测,同样测空白样。 ..微波消解技术 微波消解通常是指在密闭容器里利用微波快速加热进行各种样品的酸溶解。 当微波通过试样时,极性分子随微波频率快速变换取向。的微波,分子 每秒钟变换方向.次,分子来回转动,与周围分子相互碰撞摩擦,分子的 总能量增加,使试样温度急剧上升。同时,试样中的带电粒子离子,水合离 子等在交变的电磁场中,受电场力的作用而来回迁移移动,也会与临近分子撞 击,使得试样温度升高。这种加热方式与传统的电炉加热方式决然不同。电 炉加热是通过热辐射、对流与热传导传送能量。微波加热是一种直接的体加热方 式,微波可以穿入试样的内部,在试样的不同深度,微波所到之处同时产生热效 应,这不仅使加热更迅速,而且更均匀,大大缩短了加热时间,比传统的加热方 式既快速效率又高。微波加热还会出现过热现象即比沸点温度还高。电炉加 热时,热是由外向内通过器壁传导给试样,在器壁表面上很容易形成气泡,因此 就不容易出现过热想象而温度保持在沸点上,因为汽化需要吸收大量的热。 而在 微波中,其“供热”方式完全不同,量在体系内部消化。由于体系内部缺少形成 气泡的“核心”,因而,对一些低沸点的试剂,在密闭容中,就很容易出现过热, 密闭溶样罐中的试剂能提供更高的温度,有利于试样的消化。搅拌。由于试 剂与试样的极性分子都在电磁场中快速的随变化的电磁场变化取向,分 子间互相碰撞摩擦,相当于试剂与试样的表面都在不断更新,试样表面不断接触 新的试剂,促使试剂与试样的化学反应加速进行,交变的电磁场相当于高速搅拌 器,每秒钟搅拌.次,提高了化学反应的速率,使得消化速度加快。微波 加热快速、均匀、过热,不断产生新的接触表面,有时还能降低反应活化能,改 变反应动力学状况,使得微波消解能力增强,能消解许多传统方法难以消解的样 品。消解试样的目的是通过试样与酸反应把待测物质变成可溶性物质。如金属元 素变成可溶性盐成为离子状态存在于溶液中。酸的用量以完成反应需量即可。消 解试样使用最广泛的酸是,,,等,这些酸都是良好的微波 吸收体。 微波消解在化学、工业废水废气处理、土壤污染、人体生物材料检测、食品 山东大学硕士学位论文 及药品的微量元素的检测,都有着重要应用口。。 ...微波消解的优点 .加热快、升温高、消解能力强,大大缩短了消解时间。 .消耗酸用量少,空白值低。 ....避免了挥发损失和样品之间的沾污,提高了分析的准确度和精密度,回 收率实验获得令人满意的结果。 .降低了劳动强度,改善了工作环境 .节省电的消耗,降低分析成本。 ...微波消解的缺点 密闭容器反应和微波加热这两个特点,决定了其完全、快速、低空白的优点, 但不可避免地带来了高压,消化样品量小的不足。高压最高可达.、 高温通常.?、强酸蒸气给实验带来了安全方面的隐患。 .分析检测技术 ..库仑分析法 库仑分析法是在电解分析法的基础上发展起来的一种电化学分析法。库仑分 析 是通过测量待测物质定量进行某一电极反映所消耗的 电量或者待测物质与某一电极反应的产物定量地进行化学反应所消耗的电 量来 进行定量的分析方法。所以库仑分析法又称为电量分析法。主要有控制电位 库仑 分析法和恒电流库仑分析法。恒电流库仑分析法又称为库仑滴定法,此方法采用 的化学反应与一般滴定分析反应相同,所不同的是滴定剂不是由滴定管加到被测 溶液中,而是通过恒电流电解在溶液内部产生,通常在电解液中加入大量的辅助 电解质,以稳定产生电生滴定剂的工作电极的电位,使电流效率可能达到%。 其特点主要有:灵敏度和准确度较高,避免了基准物质及标定标准溶液所引起的 误差;分析范围较广,因被测组分不直接参加电极反应,可用来测定不起电极反 应的物质;易于实现自动化,仪器操作简单,测量结果可数字直读。 ..极谱法 年,海洛夫斯基创立了经典极谱法,又称为直流极谱法、极谱分析法, 简称极谱法。年,国际纯粹与应用化学联合会倡 议,凡使用滴汞电极或者使用其表面周期性更新的液体电极的分析方法称为极谱 山东大学硕士学位论文 法。极谱法不但是伏安法的基础,也是一种特殊的伏安法。极谱法的定量分析基 础是:扩散电流大小与溶液中待测物质的浓度成正比。在此基础上,单扫描示波 极谱法发展起来。单扫描示波极谱法选用长余辉阴极射线示波器代替检流计记录 伏安曲线,其分析速度快,灵敏度高,分辨率高,价格便宜,操作简单,试剂用 量少,定量准确,在生物材料、空气、水质、食品和商品检验中广泛应用。 ..溶出伏安法 溶出伏安法 是一种将富集和测定结合在一起的电 化学分析法,这种方法包括电“富集”和电“溶出”两个过程,它把恒电位电解和伏 安法结合在同一个电极上分步进行,是在经典极谱法的基础上发展形成的别具一 格的伏安法。溶出伏安法分为阳极溶出伏安法和阴极溶出伏安法 ,阳极溶出伏安法的富集过 程是电还原,溶出过程是电氧化;阴极溶出伏安法的富集过程是电氧化,溶出过 程是电还原。其特点是灵敏度高,分析速度快,可同时测定多种元素,应用范围 广【 , ..电位溶出法 年首先提出电位溶出分析法 ,。该方法是在溶出伏安法基础上发展起来的一种新方法。与溶出伏 安法大体相同,电位溶出分析法是在恒电位下将溶液中待测物质富集在电极 上, 然后溶出,利用溶出时的电位.时间曲线进行定量分析的电化学分析方法。这种 方法设备简单,又具有阳极溶出伏安法的灵敏度和选择性,用于测定金属离子方 便、快速,结果准确可靠。 ..紫外及可见分光光度法 紫外及可见分光光度法 是根 据物质分子对紫外及可见光谱区光辐射的吸收特征和吸收程度,对物质进行定性 和定量分析的一种吸收光谱法。这种方法具有较高的灵敏度和准确度,仪器结构 较为简单,操作方便,快速可靠,易于掌握和推广,因而他是目前我国工业、农 业、医药检验、卫生防疫、环境保护等部门广泛采用的一种仪器分析方法。 ..原子吸收光谱法 原子吸收分光光度法 ,,又称为 山东大学硕士学位论文 原子吸收光谱法 ,是基于从光源辐射出的待测 元素的特征谱线通过样品的蒸汽时,被蒸汽中待测元素的基态原子所吸收, 由辐 射光强度减弱程度来求出样品中待测元素的含量的分析方法。原子吸收在测定大 多数元素时,用火焰原子吸收光谱法可测至‘/数量级,用无火焰原子吸 收光谱法可测至/数量级,检测限低,灵敏度高;由于原子吸收光谱法 是根据原子整齐对待测元素的特征谱线来进行分析,所以选择性好,干扰少且易 于消除;在低含量物质分析中,准确度可达/%,准确度高;可测定的元素 达多种,包括几乎所有金属元素和一些类金属元素如、、等,既 能用于痕量元素的测定,也能用于常规低含量元素的测定;操作简便、快速、易 于实现自动化。 目前,原子吸收光谱法已普遍应用于冶金、化工、地质、农业、医药、卫生 及生物等各部门,尤其是在环境检测、食品卫生和生物机体中微量金属元素和类 金属元素的测定中应用更广泛【击。 ..原子荧光分析法 原子荧光分析法,即原子荧光光谱法 , 是根据测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度进 行定量分析的方法。气态自由原子吸收特征波长的辐射后,原子的外层电子从基 态或低能态跃迁到高能态,约经.秒,又跃迁至基态或低能态,同时发射出荧 光。若原子荧光的波长与吸收线波长相同,称为共振荧光;若不同,则称为非共 振荧光。共振荧光强度大,分析中应用最多。在一定条件下,共振荧光强度与样 品中某元素浓度成正比。 原子荧光分析法的特点:.高灵敏度、低检出限。特别对、等元素有 相当低的检出限,可达./、为./。由于原子荧光的辐射强 度与激发光源成比例,采用新的高强度光源可进一步降低其检出限。.谱线简单、 干扰少。.分析校准曲线线性范围宽,可达.个数量级。.多元素同时测定。 原子荧光分析法主要用于金属元素的测定,在环境科学、高纯物质、矿物、水质 监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用睇。 .. . 电感耦合等离子体质谱.,是世纪年代发展起来的新的分析测 山东大学硕士学位论文 试技术。它以独特的接口技术将.的高温电离特性与四极杆质 谱计的灵敏快速扫描的优点相结合而形成一种新型的元素和同位素分析技术,可 分析几乎地球上所有元素。 .的工作原理及其分析特性:在.中,作为质谱的高温离子 源,样品在通道中进行蒸发、解离、原子化、电离等过程。离子通过 样品锥接口和离子传输系统进入高真空的部分,部分为四极快速扫描质 谱仪,通过高速顺序扫描分离测定所有离子,扫描元素质量数范围从到, 并通过高速双通道分离后的离子进行检测,浓度线性动态范围达个数量级从 到直接测定。因此,与传统无机分析技术相比,.技术提供 了最低的检出限、最宽的动态线性范围、干扰最少、分析精密度高、分析速度快、 可进行多元素同时测定以及可提供精确的同位素信息等分析特性。.的谱 线简单,检测模式灵活多样:通过谱线的质荷之比进行定性分析;通过 谱线全扫描测定所有元素的大致浓度范围,即半定量分析,不需要标准溶液,多 数元素测定误差小于%;用标准溶液校正而进行定量分析,这是在日常分 析工作中应用最为广泛的功能;同位素比测定是.的一个重要功能, 可用于地质学、生物学及中医药学研究上的追踪来源的研究及同位素示踪。 .技术的分析能力不仅可以取代传统的无机分析技术如电感耦合等离 子体光谱技术、石墨炉原子吸收进行定性、半定量、定量分析及同位素比值的准 确测量等。还可以与其他技术如、、联用进行元素的形态、分布 特性等的分析。我国已有应用.进行血清微量元素的研究【。我国加入 后,新一轮的市场竞争将对国有产品提出更新的挑战。无论是产品的质量、 生产、加工、包装到商标等,都必须与国际法规接轨,否则我们的产品将面临被 淘汰的危险。为了适应新一轮的市场竞争的需求,让我们的产品走向国际市 场, 产品的质量控制在理论上必须提供和世界检测水平相符的可靠数据。不管是 农 业、医药、环保、食品、还是工业产品等,用.进行这些产品中多元素的 分析测定,可称之为是目前国际上在这一领域检测水平最高的分析技术,可 为产 品提供可靠的,国际技术领域认可的实验数据。因此,.在未来的经济发 展和科学研究中将发挥更为积极而重要的作用。山东大学硕士学位论文 ..中子活化分析法中子活化分析又称仪器中子活化分析 ,,是通过鉴别和测试式样因辐照感生的放射性核素的特征辐 射,进行元素和核素分析的放射分析化学方法。活化分析的基础是核反应, 以中子或质子照射试样,引起和反应,使之活化产生辐射能,用丫射线分光 仪测定光谱,根据波峰分析确定试样成分;根据辐射能的强弱进行定量分 析。一般中子源由核动力装置提供,质子源采用回旋加速器或范德格拉夫 式加速器。活化分析大体分为个步骤,即:试样和标准的制备、活化、 放射化学分离、核辐射测量和数据处理。本法的特点在于灵敏度极高,可 进行级以下的超痕量分析;准确度和精密度也很高;可测定元素范围广, 对原子序数.之间的所有元素都能测定,并具有多成分同时测定的功能, 在同一试样中,可同时测定.种元素。因而适用于环境固体试样中的多 元素同时分析,如大气颗粒物、工业粉尘、固体废弃物等中的金属元素测 量。由于仪器价格昂贵,分析周期较长,操作技术比较复杂,目前,在我 国尚少配置。它是大气颗粒物的多元素同时分析方法中灵敏度较高的一种, 在国外环境监测中广为应用。 山东大学硕士学位论文 第二部分血清铁和钙元素测定方法及相关研究 .实验器材 ..仪器 公司出品 .微波消解系统 意大利 姗 公司 火焰/石墨炉一体化原子吸收光谱仪 日本 东京公司 分析天平 微量加样器 公司 山东维坊医疗器械厂 电热干燥箱型 ..材料 去离子水 山东鲁能泰山饮品有限公司 国药集团化学试剂有限公司 氧化镧 双氧水 天津市广成化学试剂有限公司提供 北京益利精细化学品有限公司 盐酸 硝酸 北京益利精细化学品有限公司 由山东省疾病预防与控制中心提供 钙标准/ 由山东省疾病预防与控制中心提供 铁标准/ .取样方法 ..确定调查对象 济南东经,北纬’,是中国东部沿海大省.山东省的省会,是全省 的政治、经济和文化交流的中心。中国历史文化名城济南位于山东省的中西部, 南依泰山,北傍黄河,总面积平方公里,是全省的政治、经济、文化、交通 中心。济南自然风光秀丽,济南素有“泉城”的美称。而在美丽的济南,健康对人 们的生活至关重要。因此,对济南健康成年人健康状况调查就成了一项引人瞩目 的问题。所以,本次研究就针对济南市地区健康成年人血清微量元素的含量,进 行了一次广泛的,内容多方面的调查研究。 ..调查方法 设计调查表“济南市市民健康状况调查表”,并发送至各区疾病控制中心,在 采集血样的同时,调查人员对每个入选成人采用一对一询问法进行问卷调查,根 据调查结果如实准确的填写调查表。调查表见附件。山东大学硕士学位论文 ..人群筛选 在济南市各代表区域居民区,交通密集区,商业区等地选择为主要调查 研究地区,调查时单纯随机抽样的方法,在参加健康体检的成年人中展开询问式 资料收集,并以此为依据,选取济南市市民中无各类重大传染病史,无各种急慢 性身心疾病,近年内身体健康状况良好的健康成年人,列入研究范围。 ..取血方法 对入选者进行抽血,由具有相关专业知识的医务人员进行抽取,取清晨空腹 静脉血,采集静脉血时按顺序用.%硝酸、纯水、碘酒、酒精清洁取血区皮肤, 然后使用经过检验的同一批号的一次性抽血针抽取静脉血,穿刺成功后立即松开 止血带,抽取,振荡,?冰箱冷藏保存。 .样品处理 ..血样处理 在抽取血样之后小时内,进行离心分离血清血浆,取离心后的上清液,放 入冰箱冷藏备测。离心后有红色上清液溶血表现的样品舍弃不用,并将其余血液 残留物做妥善处理。 ..血样消化 取血清.,加入内插罐中,然后在内插罐中加入.浓硝酸,在内罐 中加入去离子水,双氧水和浓硝酸,按顺序将样品依次放入内插罐, 再组装进内罐中,将组装之后的消化罐按顺序放入微波消解系统中,并进行 时间 的设定:升温时间,保温时间,共计。消化温度?。压 力:。 ..微波消解条件的选择 为了使微波消解的时间,消解的温度达到检测最佳化,进行微波消解的实验 方法学研究。实验采用了规定变量分步讨论的方法:首先固定其中的两项, 对另 一个参数进行设定,然后观察其变化对消化效果的影响,选择既能满足微波 消解 的最佳效果,又能满足优先低档温度,优先低档时间的原则。 ...微波消解升温时间条件的研究 控制恒温时间和消化温度,选择三个平时使用次数较多的升温时间: ,,,然后设定恒温时间为,消化温度固定为?,山东大学硕士学位论文 消化个标准品浓度,. /、. /、. /,消化效果见表,标 准品测定结果见表。 表不同升温时间条件的消化效果 升温时间微波消解后的样品仍有部分未完全消化,留有少许渣滓,对 测定会有影响,而和的消化效果基本符合消化的要求,没有太大 的区别。因此,在仪器条件选择的原则下,选择作为升温时间是比较恰当 的。 实验结果表明升温时间在的时候,测定结果准确度较高。综合以上实 验,确定本次实验的微波消解升温时间为。 表不同升温时间下的标准品测定结果/ ...微波消解恒温时间条件的研究 根据前面的实验研究,选择的升温时间,效果较好,因此固定升温时 间为,微波消解温度固定为。,并选取三个不同的恒温时间:, ,,对三个浓度的标准品进行消化,三个标准品分别为:. /、 . /、. /,消化效果见表,消化后对个标准品进行测定,结果见 表。 通过固定升温时间和微波消解温度,恒温时间越长,消化效果越好,恒温时 间的时候,消化不完全,而延长到,消化效果得到了澄清透明的溶 液,保温时间的消化效果是最佳的。因此选择作为微波消解的恒温 时间。山东大学硕士学位论文 表不同恒温时间条件的消化效果 测定个标准品发现,不同的标准品在不同的恒温时间下,受的影响不同。 由于所测样本的浓度约在 /,因此,选择和都是可以的。为 了是微波消解能够尽可能的消化完全,适当延长了恒温时间,选择作为微 波消解恒温时间是最佳选择。 表不同恒温时间下的标准品测定结果/ ...微波消解的消化温度条件的研究 由前面的实验得到的微波消解条件,升温时间固定为,恒温时间固定 为,选择三个温度档,分别为:?,?,?,对个标准品进 行微波消解,其浓度分别为:. /、. /、. /。微波消解效果 见表,标准品测定值见表: 表不同的微波消解温度条件的消化效果 固定升温时间,恒温时间,微波消解温度?时,消化得到 的溶液虽然也是澄清透明的,但是?温度过低,有可能导致样品中有难以消 化的物质混杂其中,为因此可以选择?作为微波消解的温度。?和? 消化之后的溶液也是澄清透明的,其颜色的变化有可能与进行消化时所加的 酸类山东大学硕士学位论文 有关。硝酸在高温下能够更好的消化,因此溶液中因溶解硝酸而产生的黄色 也变 淡了。 表不同的微波消解温度下的标准品测定结果/ 通过对三个温度下,微波消解的标准品进行测定,发现对结果的影响较小。 因此,选择作为微波消解的温度。 虽然升温时间对结果的影响的变化不大,但在“优先低档温度,优先低档消 化时间”的前提下,选用作为升温条件,既保证样品能够较完整的消化, 又尽量减少消化时间,保护微波消解系统;恒温时间可以保证样品完全消 化;消化温度的影响较大,使用,不仅能够是样本得到充分消化,还可以 使加入到样本中的其他试剂得到充分反应,消解之后得到澄清透明的样品消 化产 物,符合分析要求。由以上实验得出微波消解条件升温时间,保温时间 ,消化温度。消化后的样品呈无色透明澄清液体,将消化后的样品 小心取出,以%硝酸定容至,冷藏储备,备测。 .分析方法:火焰原子吸收光谱法 ..血清铁的检测方法 铁原子吸收光谱在.波长处有较大吸收,因此测定铁选择波长为 .。选择铁空心阴极灯,规格:波长.,最大工作电流:。安 置完毕后,调节灯电流为,通带宽度.,助燃比空气/乙炔:/, 燃气高度,进样量约。开灯预热分钟,然后再用去离子水清洗原 子吸收进样管,先测定标准曲线,然后开始样品的测定,将进样管放入消化后 的 样本溶液中,进行检测,一个样本测定次,取平均值作为结果,测定结果相对 标准偏差.%%。测定结束后,清洗进样管,然后进行下一个样品的测定。 ..血清钙的检测方法 钙离子原子吸收光谱在.波长处出现吸收峰,因此选择钙空心阴极山东大学 硕士学位论文 灯,.波长进行测定,通带宽度.,助燃比空气/乙炔:/,燃 气高度 ,灯电流,进样量约为。磷酸盐类会与钙离子发生反应, 形成难以溶解的磷酸钙,该化合物使得钙离子在原子化时效率降低,会对钙 产生 较大影响。为了消除此化学干扰,选择氧化镧做释放剂,根据文献介绍,/ 的氧化镧可以有效防止钙离子与磷酸根形成化合物而引起的吸光度降低。开 灯预 热分钟,然后再用去离子水清洗原子吸收进样管,先测定标准曲线,然后开 始样品的测定,将进样管放入消化后的样本溶液中,进行检测。取微波消解后 的 样本,加入.“/的氧化镧溶液,混合后进行测定,一个样本测定 次,取平均值作为结果,测定结果相对标准偏差%~%。测定结束后,清洗进 样管,然后进行下一个样品的测定。 .标准曲线的配制’ ..配制铁标准曲线 铁标准物质山东省疾病预防与控制中心提供/,以的稀硝酸 浓硝酸定容至进行逐级稀释。取标准物质,用稀硝酸定容 至,得到的铁标准溶液浓度为/。再取浓度为/的铁标准, 定容至,得到/的铁标准溶液,用来配置铁标准系列。通过样本预 试,血清样本铁含量约为/,变化范围约/,选定标准系列,取/ 的铁标准溶液:、.、.、.、.、.,以的稀硝酸 定容至,得到铁标准系列为:、./、./、./、./、 ./。测定铁标准系列,得到标准曲线方程为:..,相关系 数:.,线性范围.。/,在此标准系列测定范围内,原子吸收吸 光度值在...之间,测定结果较好,标准曲线见图。 ..配置钙标准曲线 钙标准物质山东省疾病预防与控制中心提供/,以/氧化镧 进行逐级稀释。称取.氧化镧,放入烧杯中,先用少量水把氧化镧润湿。 量取.浓盐酸,缓慢加入到盛有氧化镧的烧杯中,并进行搅拌,使得盐酸 和氧化镧充分反应,直到氧化镧完全溶解。将溶解后的混合溶液倒入容量 瓶中,以去离子水定容至刻度,混匀备用。取钙标准物质,以/氧化镧 定容至,得到/钙标准溶液,从中再取,定容至,得到山东大学硕士学位论文 /的钙标准溶液,用来配置钙标准系列。先对样本进行预试,血清样本钙 含量测定值约为/,变化范围约/,选定钙标准系列,取/的钙 标准溶液:、.、.、.、.、.,以/氧化镧定容 至,得到的钙标准系列:、./、./、./、./、 ./。测定钙标准曲线,得到标准曲线方程为:..,相关系 数.,线性范围为.../,在此标准系列测定范围内,吸光度在 ...之间,检测结果稳定可靠,标准曲线见图。 . . . . . . . . . . . .. .. 图钙标准曲线 图铁标准曲线 ..试样空白与检出限 以去离子水代替血样,按照样品处理步骤进行操作,将最后消化定容后的溶 是指能以适当的置信度检出的被测元 液作为式样空白。检出限 素的最小浓度相对检出极限,其值由导出 彳工 咒 对试样空白进行次测量,得到的吸光度平均值为,取,当测量误 差为正态分布时,理论置信水平为.%,测定的最小测量值与之相应的最小浓 度可以由公式推导出,为:垒堑。通过测量,钙的试样空白., 钙的检出限为./,特征浓度为:./;铁的试样空白为 ~:.。铁的检出限为.,特征浓度:./ .精密度 为使试验数据在给定的置信水平内,达到检测所要求的质量,对实验进行精 密度的实验。以质控