原子荧光技术 与你生活息息相关

来源:中国科普网 作者:胡利娟 2018-11-29 17:14

中国科普网(记者 胡利娟)“怎么辨别市场上的有机硒大米”“孩子多吃鱼虾蟹黄好吗”“原子荧光技术发展前景预计会是什么走向”“我们单位新研制的仪器产品出现个病症”……

11月25日,在北京科学仪器装备协作服务中心主办的原子荧光光谱技术培训交流会上,来自地质、冶金、化工、生物制品、农业、环境、食品、医药、工业等领域的100多名学员们,利用课间空隙,纷纷围着专家们争相提问,话题层出不穷,现场气氛活跃,互动答疑。

当天,授课的三位特邀主讲师分别是北京理化分析测试中心祖文川高级工程师、北京大学医药分析中心王京宇教授和北京市疾病预防控制中心实验室副主任刘丽萍研究员,他们就原子荧光光谱分析简介注意事项及其新技术、元素分析在生命科学中的应用和案例,以及原子荧光及联用技术在食品安全、环境与健康领域的应用进展等方面,为学员们进行了详细解读。


自主研发  实现产业化发展


“所谓原子荧光是指自由原子吸收光源的特征辐射后,原子的外电子层电子跃迁到较高能级,然后又跃迁返回同时发射出与原激发辐射波长相同或不同的辐射即为原子荧光。”祖文川在报告伊始介绍到。

随后,祖文川从原子荧光光谱技术简介、原子荧光光谱分析注意事项、原子荧光光谱分析新技术探讨和原子荧光光谱技术发展四个方面,为大家分享了原子荧光光谱技术的发展历史以及技术发展趋势。

建立于1978年的汞原子荧光光谱(HG-AFS)仪器,在20世纪80年代初,克服了当时碘化物无极放电灯碘的光谱干扰问题,进一步改善了仪器实用性。之后的1988年,又解决了无极放电灯寿命短、稳定性差等问题,拓宽了元素范围。1995年,改善了大部分元素的分析灵敏度,降低记忆效应,提升炉丝寿命。

祖文川介绍说,虽然在1964年,国外就有了火焰原子荧光光谱技术研究的报道,但HG-AFS仪器的产业化是在我国实现的,并且HG-AFS还是我国自主研发、具有完全知识产权的分析仪器。

祖文川以砷为例,讲述了样品总砷含量分析时的注意事项:很多砷化合物具有挥发性,因此样品不应该灼烧;而三价砷氯化物容易挥发,在消解样品时必须有氧化剂存在,使它们呈高价状态。

祖文川指出,特别要注意的是砷极易水解,因此在分解和稀释样品时,通常情况下保持高酸度、加入酒石酸或硫酸均可防止水解。而通过HG-AFS测定砷时,用还原试剂将砷预还原为三价,驱赶干净样品分解过程中残留的氧化性酸,特别是在分解含有大量有机物的样品,这一点显得特别重要。硫脲-抗坏血酸的加入是很必要的。


横空出世  同时测定多元素


王京宇则以“原子光谱技术横空出世”为引子拉开了主旨演讲的序幕。其不仅可测定地球上几乎所有元素,还能同时测定多元素,探索生命体内元素之间的交互作用;极低的检出限较好的重现性、探索细胞内以及与蛋白质结合的痕量元素分析稳定性同位素。

此外,与其他分离技术联用能进行形态分析,稳定性同位素可通过“指纹比对”开展溯源分析。

“原子荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱仪、原子吸收已成为生命科学研究不可或缺的分析工具。”王京宇如是说。之后他又以精神分裂症、抑郁症和儿童孤独症(自闭症)这三种精神疾病为例进行诸多元素分析。其中,稀土元素在孤独症人群血样中总是低于正常人群。


“汞硒”有机?  标准先行  


不管是生活环境,饮用食品,还是化妆品、药品等,都与大家的生活息息相关。而原子荧光技术的应用领域与行业也越来越广泛,其涵盖了食品卫生检测、环境样品检测、地质冶金样品检测、水样品检测、农产品检测、临床检验、教育及科研等领域。

“为给公众提供准确、可靠的数据,让技术产品服务于社会,必须标准先行。”刘丽萍强调说,在化妆品安全技术规范(2015版)中就要求,砷含量限值2毫克/公斤,铅含量限值10毫克/公斤,汞含量限值1毫克/公斤,含有机汞防腐剂的眼部化妆品除外。

作为构成地球的元素之一,汞以各种化学形态排入环境,污染空气、水质和土壤,导致水、食品等的污染。

尤其是,汞化合物的毒性依赖于其不同的化学形态,有机汞化合物的毒性远远大于无机汞。农业生产中常用的杀虫剂和杀菌剂均含有大量的有机汞化合物,无机汞也能通过生物甲基化作用转变成毒性更大的甲基汞化合物,通过食物链的富集作用进入到生物体内。

以1956年日本的水俣病为例,因甲基汞中毒引发的水污染事件,导致中毒者283人,死亡60人。这是全世界最惨痛的环境污染教训之一。

目前,我国食品、饮用水、化妆品等对总汞含量的限量作了严格的规定。测定总汞的方法主要有原子荧光法,ICP-MS法,直接测定法。

对于硒,众所周知,其具有抗衰老、抗氧化、清除自由基、防癌等。而硒缺乏则导致冠心病糖尿病等大骨节病。

刘丽萍解释,硒的不同形态在生理毒性和生物利用率等方面各不相同,有机形态的硒,如硒蛋白、硒代氨基酸、硒多肽等在机体内能转变为生理活性物质,为人体所吸收利。硒的含量与形态关乎毒性及营养价值:有机硒富营养,利于人体吸收;无机硒摄入量过大会引起中毒,对人体健康造成危害。