血液透析水化学污染物检测方法研究进展

申 剑，武 婷，田海娇，刘晓青，张 洪，刘文静，焦 宏

(山西省分析科学研究院，山西 太原 030006)

血液透析疗法是治疗尿毒症和肾功能衰竭最常用的方法之一[1-2]。为保证治疗效果，患者每次血液透析都需要消耗上百升水[3]。如果血液透析水质量达不到血液透析治疗用水标准要求，短期会引起患者身体不适，长期会导致患者出现各种并发症，甚至威胁生命[4-5]。因此，严格把控血液透析水质量指标便成为了保证血液透析疗效的关键前提。

血液透析水中化学污染物包括毒性污染物铝、总氯、铜、氟化物、铅、硝酸盐、硫酸盐、锌；电解质钙、镁、钾、钠；微量元素锑、砷、钡、铍、镉、铬、汞、硒、银、铊。依据中华人民共和国医药行业标准《血液透析及相关治疗用水》(YY0572-2015)，血液透析水中化学污染物的最高允许浓度与推荐分析方法见第39页表1[6]。虽然国家标准给出了血液透析水的检测方法，但在操作便捷性、测试准确度、分析灵敏度等方面仍有改进空间，基于此本文重点介绍了国内研究人员近些年有关血液透析水中化学污染物检测方法所做出的努力与研究成果。

1 血液透析水中毒性污染物的检测方法

目前研究证明易造成各类透析患者中毒或存在潜在毒性的化学污染物有8种。过多铝在患者体内富集，会引起脑神经病变、贫血、骨骼疾病等；透析水中游离的氯具有潜在的高氧化性和可以转化为氯胺的能力，而氯胺是典型致癌物；铜、铅、锌的毒性已被证明，其在人体内积累到一定程度会使患者出现明显的中毒症状，如腹痛、肌无力等；氟化物、硝酸盐超限，会导致患者神经系统紊乱、贫血等；血液透析水中硫酸盐过高，会造成患者酸中毒，出现恶心、呕吐等症状。

为严格控制血液透析水中上述毒性污染物含量，提高检测效率与效果，研究人员开展了大量研究工作。李剑、周小迪等应用Advance MIC-7 型离子色谱仪建立了同时测定血液透析水中F-、Cl-、NO3-、SO42-等5种离子含量的方法[7]，选用METROSEP A SUPP 4-250阴离子分离柱、METROSEP A SUPP 4/5 Guard 阴离子保护柱、MSM离子抑制器、1.8 mmol/L Na2CO3与1.7 mmol/L NaHCO3混合淋洗液、流量1.1 mL/min、量程25 μs/cm、进样量20 μL，在0.01 mg/L～10.00 mg/L浓度范围内F-、Cl-、NO3-、SO42-含量测定线性关系良好，相关系数r>0.999，RSD范围1.52%～3.08%，离子回收率范围93.1%～112.1%。武婷、申剑等应用Dionex ICS-1100型离子色谱仪亦建立了同时测定血液透析水中F-、NO3-、SO42-含量的方法[8]，选用IonPac AS19色谱柱、IonPac AG19型保护柱、DS6型电导检测器、ASRS-300阴离子抑制器、12 mmol/L KOH淋洗液、流量1.0 mL/min、进样量25 μL，在0.004 mg/L～0.01 mg/L浓度范围内F-、NO3-、SO42-含量测定线性关系良好，相关系数r≥0.999 8，RSD范围0.26%～0.88%，离子平均回收率范围98.0%～101.1%。袁利杰等应用Thermo-X S Eries2型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)建立了快速测定血液透析水中Al、Cu、Pb、Zn等15种元素的方法[9]，选用碰撞池技术，碰撞气为氢氦混合气(93%氢气、7%氦气)、流量7.0 L/min，雾化气流量0.97 L/min、辅助气流量0.8 L/min、冷却气流量13.0 L/min，正向功率1 200 W、采样深度150 L/min、测定点数/峰为3、扫描方式跳峰，Al、Cu、Pb、Zn的检出限依次为0.156 ng/mL、0.033 ng/mL、0.018 ng/mL、0.045 ng/mL，相关系数均为r=0.999 9，RSD依次为1.3%、2.0%、1.2%、2.4%。郭捷等应用Nex ION 300X型电感耦合等离子体质谱仪建立了同时测定血液透析水中Al、Cu、Pb、Zn等15种元素的方法[10]，等离子体流量18 L/min、雾化气流量0.95 L/min、辅助气流量1.2 L/min，射频功率1 600 W、重复次数3、扫描方式跳峰、积分时间1 000 ms，Al、Cu、Pb、Zn的检出限依次为0.003 9 μg/L、0.011 μg/L、0.003 1 μg/L、0.029 μg/L，相关系数r>0.999(除Zn外剩余3种元素r>0.9999)，RSD依次为4.7%、3.5%、4.8%、3.9%，回收率依次为104.1%、97.3%、98.6%、96.4%。

表1 血液透析水中化学污染物最高允许值及推荐分析方法

2 血液透析水中电解质的检测方法

血液透析水中某些电解质过量容易引起患者体内生理物质失衡，最常见的有4种：钠可调节人体内液体渗透压、酸碱平衡及电解质平衡等，透析水中钠过量易造成患者出现颤抖、运动失调、惊厥、癫痫等高钠血症状；钾主要起到维持人体心肌和神经肌应激性的作用，透析水中钾过量易引起患者心律失常、肌肉酸痛、四肢乏力，严重时可能发生窒息；镁参与人体糖代谢，维持呼吸酶活性，是保持机体正常运行必不可少的辅助因子，透析水中镁过量易导致患者出现呕吐、头痛、昏睡、昏迷等高镁血症状；钙主要维持人体神经传导、肌肉伸缩等神经-肌肉传导功能，透析水中钙过量易促使患者出现厌食、呕吐、乏力、嗜睡甚至昏迷等症状。

要精确把控血液透析水中电解质含量，开发快捷高效的检测方法势在必行。张桂香报道了一种离子色谱法检测血液透析液中Na、K、Mg、Ca的方法[11]，选用美国戴安ICS-1000型离子色谱仪、Ionpac CS12A保护柱、Ionpac CG12A分离柱、CERS抑制器、电导检测器、流速1.0 mL/min、柱温30 ℃、池温35 ℃、保留时间14 min、甲烷磺酸淋洗液浓度20 mmol/L，Na、K、Mg、Ca检出限依次为0.009、0.019、0.014、0.026 mg/L，相关系数r>0.999 5，RSD为1.67%～2.39%，回收率为96.3% ～108.0%。郭捷、袁利杰等亦介绍了采用ICP-MS法测定血液透析水中电解质元素的方法[9-10]，其中，郭捷等运用Nex ION 300X型ICP-MS仪实现了快速测定血液透析水中Na、K、Mg、Ca元素含量，K、Ca、Na、Mg检出限依次为7.5、0.97、0.085、0.071 μg/L，相关系数r>0.999 9，RSD依次为3.6%、4.3%、1.0%、2.5%，回收率依次为97.6%、100.3%、103.5%、98.0%；袁利杰等运用Thermo-X S Eries2型ICP-MS仪实现了同时测定血液透析水中Mg、K、Ca元素含量，Mg、K、Ca的检出限依次为0.165、0.138、0.126 ng/mL，相关系数均为r≥0.999(除Ca外剩余2种元素r≥0.999 9)，RSD依次为1.5%、3.1%、5.2%。

3 血液透析水中微量元素的检测方法

微量元素虽对人体具有或潜在具有强大的生物科学作用，但超过一定限值仍会导致机体中毒。由于血液透析治疗使用水量大大超过常人摄入水量，若血液透析水中锑、砷、钡等10种微量元素超量可能会在患者血液中形成蛋白质结合物，从而产生微量元素富集，导致患者出现中毒症状。

为精确掌握血液透析水中微量元素含量，增强血液透析治疗安全性，相关科研机构参照国家医药行业标准进行了不少微量元素检测改进工作。董明等采用碰撞池-电感耦合等离子体质谱法实现了同时测定血液透析水中Be、Cr、As、Cd、Ba、Tl、Pb、Sb、Hg、Cu十种元素含量，其中，有8种为微量元素[12]。该法选用Agilent 7500ce型四级杆ICP-MS仪，射频功率1 400 kW、等离子体气15.0 L/min、辅助气0.25 L/min、载气0.85 L/min、蠕动泵流速0.85 r/min、提取透镜Ⅰ2.0 V、提取透镜Ⅱ-105 V、采样深度8.0 mm、扫描模式Full quant、采集次数3次，Be、Cr、As、Cd、Ba、Tl、Sb、Hg的检出限依次为0.002、0.007、0.021、0.015、0.002、0.069、0.011、0.019 μg/L，相关系数r>0.999，RSD为0.57%～10.76%、回收率为85%～106.9%(每种元素分别配制3种不同加标浓度溶液，每组平行测定6次取平均值)。郭捷、袁利杰等亦介绍了采用ICP-MS法测定血液透析水中某些微量元素的方法[9-10]，其中，郭捷等运用Nex ION 300X型ICP-MS仪实现了同时测定血液透析水中Ba、As、Ag、Cd、Cr、Se、Sb元素含量，Ba、As、Ag、Cd、Cr、Se、Sb的检出限依次为0.004 7、0.006 5、0.006 5、0.001 3、0.033、0.043、0.002 4 mg/L，相关系数均为r>0.999，RSD依次为2.9%、5.6%、3.8%、3.4%、3.7%、5.2%、4.8%；袁利杰等运用Thermo-X S Eries2型ICP-MS仪实现了同时测定血液透析水中Cr、As、Se、Ag、Cd、Ba、Hg元素含量，Cr、As、Se、Ag、Cd、Ba、Pb、Hg的检出限依次为0.012、0.030、0.144、0.030、0.009、0.033、0.036 ng/mL，相关系数均为r>0.999(除Hg外剩余7种元素r≥0.999 9)，RSD依次为1.7%、2.4%、3.1%、1.1%、2.1%、1.4%、5.1%。

4 结论及展望

血液透析水中化学污染物的准确检测是关乎血液透析疗效和患者生命安全的关键因素，近年来科研工作者在该领域的努力尝试为更加准确高效的检测相关污染物提供了可能。综合上述文献，离子色谱法已经实现一次进样，同时测定F-、Cl-、NO3-、SO42-四种阴离子含量；ICP-MS法也已实现一次进样，同时测定Al、Cu、Pb、Zn、Na、K、Mg、Ca、Ba、As、Ag、Cd、Cr、Se、Sb 或 Al、Cu、Pb、Zn、Mg、K、Ca、Cr、As、Se、Ag、Cd、Ba、Hg 或 Be、Cr、As、Cd、Ba、Tl、Pb、Sb、Hg、Cu 元素含量，全部覆盖了化学污染物中的所有元素。因此，血液透析水中化学污染物的定性定量检测基本可通过离子色谱与ICP-MS两类仪器配合使用解决，这或许是下一步相关标准改进的方向。