第三章-非金属化合物及其代谢产物的测定

第三章非金属化合物及其代谢产物的测定卫生检验学教研室王长芹第一节一氧化碳第二节二硫化碳第三节硒第四节碘第五节砷第六节氟第七节氰化物一、理化特性二、代谢和生物检测指标三、样品采集及保存四、血中碳氧血红蛋白的测定五、终末呼出气中一氧化碳浓度测定第一节一氧化碳（carbonmonoxide，CO）一、理化特性一氧化碳为无色、无臭、无刺激性的有毒气体。燃烧时呈蓝色火焰，与空气混合爆炸限为12%～74%。一氧化碳在水中溶解度很低，但易溶于氨水。在大气中比较稳定，不易与其它物质发生化学反应。在高温下和硫反应生成硫化羰基，与过渡金属反应生成金属羰基化合物，对银盐、钯盐、钼酸盐、五氧化二碘等显示还原性。职业接触冶金：炼焦、炼铁、铸造等化学：合成氨、生产光气、甲醇等瓦斯爆炸、碳素石墨电极制造等非职业接触民用煤炉、汽车尾气是主要来源吸烟是常见来源接触机会二、代谢和生物检测指标进入机体途径及代谢过程三种途径:呼吸道、消化道、皮肤HbO2＋COHbCO＋O2一氧化碳中毒主要是导致低氧血症。临床表现轻度中毒中度中毒重度中毒10％:头痛、头晕、失眠、视物模糊、耳鸣、恶心、呕吐、全身乏力、短暂昏厥等30％:口唇、指甲、皮肤粘膜呈樱桃红色，多汗，血压先升高后降低，心率加速，烦躁等50％:陷入深度昏迷，常出现脑水肿、肺水肿，呼吸衰竭、休克、上消化道出血等生物监测指标1.血液中HbCO含量2.呼出气中CO含量人体接触CO3h后血中HbCO浓度升高最快，停止接触后，HbCO浓度迅速下降。CO中毒的临床表现与HbCO浓度有关。在环境空气中CO浓度较稳定的情况下，4h左右肺泡中CO可达平衡状态。三、样品采集及保存1.呼出气在接触一氧化碳3h后临近工作班末，用采样管或复合膜采气袋采集。检测对象先深呼吸2～3次，然后收集最后的100ml呼出气。2.血液在接触CO后3h的工作班末或接触最高浓度时采样，采集静脉血或末稍血。四、血中碳氧血红蛋白的测定（一）分光光度法（二）氢氧化钠法721分光光度计中华人民共和国国家职业卫生标准GBZ23－2002（一）分光光度法1.原理还原血红蛋白（Hb）氧合血红蛋白（HbO2）碳氧血红蛋白（HbCO）微量高铁血红蛋白（MetHb）连二亚硫酸钠血红蛋白（Hb）碳氧血红蛋白（HbCO）432nm420nmA432A420代入HbCO和Hb吸光系数的公式求得HbCO的百分浓度。!!2.样品的采集和保存3.测定方法（1）摩尔吸光系数的测定1.取不吸烟，不接触一氧化碳气体的健康人血2ml（加肝素抗凝），保存待用。2.取一5ml试管，吸此原血0.5ml，用Tris液（三羟甲基氨甲烷）2ml稀释。3.取上述稀释血0.15～0.2ml，放入100ml锥形瓶中，加入60mlTris液混匀。4.HbO2液的制备：将上述血液稀释液通氧气20min（30ml／min）。5.HbCO液的制备：取HbO2液的一半，放入干燥的50ml锥形瓶，通一氧化碳20min（30ml／min）。6.取一10ml试管，装满HbCO液，再加入连二亚硫酸钠40mg。盖塞（勿进气泡），混匀，待测。7.Hb液的制备：将剩余的一半HbO2液通湿化氮气（即将氮气通过盛有常温蒸馏水的容器，使水蒸气饱和），15min后，装满另一支10ml试管。并加入40mg连二亚硫酸钠，盖塞（勿进气泡），混匀待测。8.将试剂空白管和测定管待测液分别倒入1cm比色皿中。加盖（勿进气泡）。以试剂空白液调零点，测定HbCO液及Hb二液在420、432nm波长的吸光度。（2）血样测定取血样5µl，放入测定管中，加入连二亚硫酸钠40mg，用Tris稀释液补满后盖塞（勿进气泡），颠倒混匀。以试剂空白液为参比，记录测定液420nm和432nm波长下的吸光度值。4.注意事项（1）采血：避免凝血；血样：及时分析（2）所用氮气和氧气：高纯氮和高纯氧（3）连二亚硫酸钠：小瓶分装，避免接触空气和水分。（4）测试液：避免接触空气，否则结果偏低。（二）氢氧化钠法1.原理正常人血样在碱性条件下立即转变成草绿色，而存在碳氧血红蛋白会使颜色转变时间增长，转变时间与碳氧血红蛋白浓度之间有相关性，从变色时间可大致估计出碳氧血红蛋白的浓度。取耳血或指血1～2滴（0.02ml），置于装有4ml蒸馏水的试管中，混匀，呈粉红色。然后向试管中加入2滴10％的氢氧化钠溶液。2.测定方法若试管溶液呈现草绿色则为碳氧血红蛋白阴性；若颜色转变缓慢则碳氧血红蛋白阳性且转变时间随碳氧血红蛋白浓度加大而增长。变色时间（秒）碳氧血红蛋白浓度（％）1510302550508075表3-1变色时间与血液中碳氧血红蛋白浓度的关系五、终末呼出气中一氧化碳浓度测定（一）一氧化碳测定仪法（二）检气管法（一）一氧化碳测定仪法一氧化碳红外测定仪，利用一氧化碳对4.67μm、4.72μm波长的红外辐射有选择性吸收的原理定量。一氧化碳监测仪770型一氧化碳电化学测定仪，其原理是CO分子在扩散式电极上氧化，然后用电化学方法检测定量。扩散型一氧化碳测定仪，其原理是CO经扩散后遇到专用指示胶产生由粉红色至棕色的颜色变化而定量。（二）检气管法一种检出或测定痕量气体的装置。1919年美国C.R.胡佛和A.B.拉姆首先在分析化学中使用检气管。检气管的管壁透明，管内装多孔粒状载体，上面有检出试剂，当试样气体流经管道时，被测组分与检出试剂作用，使试剂变色。根据进入的试样量和试剂变色的深浅或变色部分的长短，借助于标准色阶，就可确定组分的含量。使用时，将两端锯开，一端连接在一个100毫升医用注射器上，然后将注射器中的一定体积的试样气体慢慢注入检气管，3分钟后按照检气管上的刻度，直接读出CO的浓度值。特点：简单、轻便、操作方便、可现场迅速测定。1.检测血中碳氧血红蛋白的卫生学意义是什么？简述主要测定方法。2.哪些物质可以作为一氧化碳的生物接触指标？为什么？3.简述分光光度法检测碳氧血红蛋白的原理。思考题第二节二硫化碳二硫化碳（carbondisulfide，CS2），常温为无色透明略带芳香味的液体。难溶于水，易溶于有机溶剂。挥发性、易燃性、爆炸性、腐蚀性都很强，其蒸气密度是空气密度的2.63倍。一、理化特性CHCOOHCH2SHNC2-硫代-噻唑烷-4-羧酸（TTCA）S2-硫代噻唑烷-4-羧酸（TTCA）是二硫化碳的体内代谢产物，是二硫化碳与谷胱甘肽结合所生成的特异性代谢产物。二、代谢和生物监测指标二硫化碳的接触：主要是职业接触二硫化碳对人体毒作用：气体麻醉剂二硫化碳在体内的代谢图3－1二硫化碳主要代谢途径CO2+()SO4CO2()S4OCS2呼出气二氧化碳COSHSGCOSHSGCSSHNHRCHCOOHCH2SNHCOCHCOOHCH2SHNCCNH2NH2S硫脲2-氧-噻唑烷-4-羧酸2-硫代-噻唑烷-4-羧酸（TTCA）HCNCOCSHS2-巯基-2-噻唑啉酮--52S3.生物监测指标2-硫代噻唑烷-4-羧酸（TTCA）2－巯基－2－噻唑啉酮－5硫脲终末呼出气中二硫化碳5－羟基吲哚酸（5－HIAA）三、样品采集和保存1.尿样工作班末或周末、尽快测定2.呼出气脱离工作现场正常呼吸1min后、24h内测完四、尿中2-硫代噻唑烷-4-羧酸的测定尿中TTCA含量的表示方法TTCA排泄速度肌酐校正TTCA的值尿TTCA浓度高效液相色谱法高效液相色谱法测定尿中TTCA1.原理尿样经盐酸酸化后，用乙醚提取2-硫代噻唑烷-4-羧酸，浓缩后注入液相色谱仪，用紫外检测器在273nm波长下测定。以保留时间定性，峰高定量。2.样品处理与测定取适量班末尿样离心后加入盐酸和乙醚，于液体快速混匀器上混合2min。3000r/min离心后，将乙醚层全量转移至另一试管，置40℃水浴吹氮至干，加入甲醇溶解残渣，供液相色谱测定。3.色谱条件4.注意事项五、呼出气中二硫化碳测定（1）原理用玻璃采气管采集终末呼出气，直接进样，气相色谱测定。当呼出气中二硫化碳浓度低于仪器检出限时，用高分子多孔微球富集，热解析后，进行气相色谱测定。保留时间定性，峰高或峰面积定量。（一）气相色谱法2.色谱测定条件载气（N2）；热解吸温度140℃，解吸时间3min；火焰光度检测器。呼出气中二硫化碳浓度高时，直接进样测定，浓度低时用高分子微球富集，热解吸后进样。3.注意事项解吸时间应不大于3min，以保证样品的完全转移和瞬间释放。（二）检气管法指示层：铜盐和羟基胺的混合物与二硫化碳生成铜－二烷基二硫代氨基甲酸酯1.哪些物质可以作为二硫化碳的生物接触指标？为什么？2.简述高效液相色镨法测定TTCA的原理。思考题第三节硒金属硒硒单质自然硒一、理化性质二、代谢和生物监测指标硒的职业接触电子工业、橡胶业、化工业、石油精练、染料业等。硒可经呼吸道、消化道及皮肤进入体内。主要由尿排泄（三甲基硒），经呼吸道排出主要是挥发性的二甲基硒化物。硒与人体健康的关系1973年，世界卫生组织（WHO）宣布硒是人类必需的微量元素。抗氧化、抗肿瘤作用人体摄入硒的途径：食物、水和空气缺硒硒过量硒缺乏症未老先衰引发心肌病及心肌衰竭发生克山病，大骨节病精神萎靡不振，精子活力下降，易患感冒克山病，亦称地方性心肌病，于1935年在我国黑龙江省克山县发现，因而命名克山病。克山病的主要病变是心肌实质的变性、坏死和纤维化交织在一起。是以发育期的儿童软骨变性坏死为主要病理特征的地方病。此种病区常与克山病区重叠，其发病率亦与硒含量呈负相关。大骨节病硒的过量表现中毒主要表现为头发脱落和指甲变形预防克山病：硒片、硒盐（亚硒酸钠）有机硒服用富硒食品湖北恩施自治州楚硒源饮品生物检测指标尿硒血硒三、样品采集及保存四、血和尿中硒的测定第四节碘一、理化性质碘（iodine，I）紫黑色晶体，以蒸气形态出现时是双原子分子。溶解性：难溶于水，易溶于氯仿、碘化钾自然界中的碘以化合物形式存在二、代谢和生物监测指标接触:工业、医药和化学实验室等碘是人类发现的第二个生物必需微量元素，是甲状腺的重要组成成分。正常人体内共含碘15mg～20mg，其中70%～80%浓集在甲状腺内。碘进入人体的途径消化道、呼吸道、皮肤食物（80~90%）饮水（10~20%）空气（5%）碘是合成甲状腺激素的主要原料，碘摄入量与甲状腺疾病的关系呈现“U”字形曲线，即碘摄入量的过低或过高都会导致甲状腺疾病。世界卫生组织认为，人群尿碘水平在100~200微克每升是碘营养最适宜状态，处于这一状态下，碘缺乏病和高碘疾病的发病率是最低的。碘摄入量与甲状腺疾病的关系碘缺乏病（Iodine-deficiencydiseases简称IDD地方性甲状腺肿（大脖子病）地方性克汀病（呆小病）单纯性聋哑，胎儿流产、早产、死产和先天畸形，不同程度的智力和体格发育障碍等。碘过量：碘性甲亢、碘性甲肿和碘性甲低等。正常儿童，亚临床克汀病儿童与地方性克汀病儿童3.生物检测指标尿碘血碘体内血液中碘元素含量范围：全血：0.015～0.072mg/L血浆：0.052～0.085mg/L血清：0.045～0.10083mg/L发样中含量：0.085～1.571μg/g尿样中含量：66～388μg/L三、样品采集及保存1.尿样聚乙烯或玻璃试管、密封、4℃冰箱2.血样耳朵或手指、自然流出血、聚氯乙烯材料管（加肝素）、密封、4℃冰箱四、血和尿中碘的测定催化分光光度法顶空气相色谱法离子选择电极法等离子体质谱法(ICP-MS)原子吸收分光光度法极谱法（一）砷铈催化分光光度法1.原理酸性环境中，碘对砷铈氧化还原反应的催化作用：H3AsO3＋2Ce4＋+H2OH3AsO4＋2Ce3+＋2H+反应中黄色的Ce4+被还原成无色的Ce3+，碘含量越高，反应速度越快，剩余Ce4+越少，在单位时间内，被还原的Ce4+量与碘量成正比。控制反应温度和