生物材料知识点全1.docx
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生物材料知识点全1
生物材料知识点（全）
（1）
生物材料知识点（仅供参考）
第一章、绪论
1.生物材料、生物材料检验、生物监测、正常值、生物接触限值的定义；
生物材料（biologicalmaterial）是生物体的体液（血液）、排泄物（尿液、呼出气）、毛发和试验动物脏器组织的总称。
生物材料检验（analysisofbiologicalmaterial）是研究生物材料中化学物质或其代谢产物或由化学物质引起机体产生的生物学效应指标变化的分析测定方法。
生物监测是指定期（有计划）地检测人体生物材料中化学物质或其代谢产物的含量或由它们所导致的无害生物效应水平，以评价人体接触化学物质的程度及对健康的影响。
生物监测评价的是毒物的内剂量水平。
环境监测强调空气、水等生产环境中毒物的含量水平，估计毒物进入体内的接触水平，评价的是毒物的外剂量水平。
环境监测和生物监测的结果应该是相关的。
两者相辅相成，共同提供评价职业有害因素对人体危害的基础资料。
正常值（normalreferencerange）是指正常人（无明显肝、肾及血液系统疾病，无职业有害因素接触史）的生物样品中某种成分的含量或生化指标值。
常通过对某地区的正常人抽样调查所得结果进行统计分析，取95%上限值（职业接触只引起升高的时候）或97.5%和2.5%上下限之间值（过高或过低均有一定的危害的时候）。
（本底值）
生物接触限值（biologicale_posurelimit,BEL）是为保护作业人员健康，对生物材料（尿、血、呼出气）中污染物或其代谢产物所规定的最高容许浓度，或某些生物效应指标改变所容许的范围。
其值相当于健康工人吸入或接触最高容许浓度的毒物时，生物材料中被测物的含量水平。
2.生物材料检验指标的选择原则：
特异性好；具有良好的剂量-效应关系；稳定性好；有准确可靠的检测方法3.生物材料检验指标的分类生物材料检验指标主要有以下三个方面：
（1）生物材料中化学物质原形的检验：
（2）生物材料中化学物质代谢产物的检验：
（3）生物效应指标的检验：
4.生物样品的选择原则
（1）选用的生物材料中被测物的浓度与环境接触水平或与健康效应有剂量相关关系；
（2）样品和待测成分（指标）足够稳定以便于运输和保存；（3）采集生物样品对人体无损害，能为受检者所接受。
目前用得最多的生物材料是尿液，其次是血液和呼出气。
尿样的收集
随机尿样：
收取方便，但由于尿中待测物浓度波动较大，分析结果往往不能反映实际情况24小时尿样：
所得结果不受某些成分排出无规律的影响，也不受饮水和排汗的影响，但收集24小时尿样较麻烦，在夏天尿样易腐败；
晨尿：
收集受检者早晨起床后的第一次尿样进行分析，对多数测定能反映实际情况，收集方便，应用最多
4.尿样测定结果的两种校正方法；
校正方法有比重校正法和肌酐校正法两种。
（1）比重校正法：
将尿中被测物浓度校正为标准比重（我国规定尿样的标准比重为1.020）下的浓度，校正公式为：
C校=C_（1.020-1.000）／（d-1.000）=C_K
式中C校--经校正后尿中待测成分的浓度（mg/L）；C--测得的尿中待测成分的浓（mg/L）；1.020--为我国采用的尿的标准比重；d--实际测得的尿样比重；K--校正尿比1.020的系数。
（2）肌酐校正法：
在一般情况下饮食、饮水量和利尿剂对肌酐的排出率没有太大影响，健康人一天排尿所排出的肌酐量变化很小，一般在1.8g左右。
因此，可用经尿液排出1g肌酐所相应的待测成分的量来表示尿中待测物的浓度,或经尿液排出1.8g肌酐所相应的待测成分的量来代表全天尿中待测成分的含量。
校正公式为：
尿中待测成分浓度（mg∕g肌酐）=实测浓度（mg/L）／肌酐浓度（g/L）
尿中待测成分浓度（mg∕d）=实测浓度（mg/L）／肌酐浓度（g/L）_1.8g/d
例：
取混匀尿样25ml经硝酸-高氯酸消化后，用10ml双硫腙三氯甲烷液萃取，测得萃取液中铅浓度为0.30mg/ml，同时测得该尿样的肌酐浓度为1.5g/L，试计算该尿样的铅含量（以mg/g肌酐和mg/d表示）。
4.几种常用的湿消化法
破坏生物样品中有机物的方法有湿消化法和干灰化法1.湿消化法
用强氧化性酸和其他氧化剂，结合加热，使样品中所有有机物破坏，待测成分变成易溶的盐类。
常用的氧化性酸有硝酸、硫酸和高氯酸，氧化剂有高锰酸钾和过氧化氢等。
（1）硝酸-高氯酸法：
氧化能力强，反应速度快，消化温度低，挥发损失小。
由于硝酸和高氯酸的沸点均较低，过量的酸液容易挥发除去。
（2）硝酸-高氯酸-盐酸法：
本法用于示波极谱法测定尿中铅镉等元素的测定。
加入盐酸的目的是与锡生成氯化物蒸发除去，消除锡对极谱测定的干扰。
（3）硝酸-高氯酸-硫酸法：
是应用最广泛的一种有机物破坏方法，适用于除挥发性元素外的金属毒物测定时，各种生物样品的处理。
加入硫酸后，可适当地提高消化温度，充分发挥硝酸和高氯酸的氧化作用，防止烧干。
（4）硫酸-高锰酸钾法：
利用高锰酸钾-硫酸在低温下氧化尿中有机物，再用盐酸羟胺或过氧化氢将过量的高锰酸钾褪色，此法专用于分析尿汞时样品的消化。
2．干灰化法干灰化法操作简便，加入试剂少，空白值低，特别适用于大批样品的处理。
但干灰化法使用的温度高，待测成分易挥发损失，同时待测成分被坩埚材料吸留，难于溶出，使回收率降低。
为了帮助灰化，降低待测成分的挥发和吸留损失，可加入适当的助灰化剂，如硝酸、硫酸、硝酸镁和氧化镁、氢氧化钾等。
5.几种有机物分析样品的预处理方法1.溶剂萃取法
2.挥发法和蒸馏法：
这是一类利用物质的挥发性来进行分离分析的方法。
（1）扩散法：
此法可用于尿氟的测定。
（2）静式顶空分析法：
（3）动式顶空法：
（4）氢化物发生法：
（5）蒸馏法：
3．固相萃取法（SPE）是一类基于液相色谱分离原理的样品制备技术。
4.固相微萃取法（solidphasemicro-e_traction，SPME）
示波极谱法
极谱分析法是通过测定电解过程中所得到的电压-电流曲线的特性参数（如波高、半波电位）来进行电活性物质定性和定量的分析方法。
若电压呈慢速（0.2V/min）线性扫描,即为经典极谱法。
电解池中插入两支电极饱和甘汞电极:
阳极；滴汞电极：
阴极
经典极谱法测定原理
由于扩散电流表示由电活性物质扩散速度决定的电解电流，而电活性物质的扩散速度由其浓度梯度决定，浓度梯度又由体系中的电活性物质浓度决定，因此扩散电流可用于电活性物质的定量，电活性物质的浓度与扩散电流的关系由扩散电流方程式（尤可维奇方程式）
1/22/31/6
给出：
id＝607nDmtC
式中：
id为扩散电流（以mA表示）；607为常数，包括法拉第常数和温度（25℃）在内的常数；n为被还原离子的价数（即每一摩尔反应物的法拉第数）；D为被还原离子的扩散系数（cm2/s）；m为每秒钟自滴汞电极毛细管中流出汞的质量（mg/s），t为每个汞滴滴下的时间（s）；C为被还原离子的浓度（以mmol/L表示）。
m2/3t1/6项称为毛细管特性常数
607nD1/2项称为扩散电流常数，此项数据大，则扩散电流大，测定被测物质的灵敏度高当溶液的组成、温度和毛细管汞柱高度一定时，607nD1/2m2/3t1/6为定值，则id＝kC，扩散电流与浓度成正比
在一定条件下，扩散电流与溶液中的被测离子浓度成正比（id＝KC），所以根据扩散电流的大小就可求出被测离子的浓度，此即极谱定量分析的依据。
在一定的支持电解质溶液中和一定的实验条件下，半波电位不随被测离子的浓度而改变，只与被测离子的特性有关，被作为极谱定性的依据
示波极谱法
示波极谱法是应用阴极射线示波器作为显示和测量工具的极谱分析方法的总称。
根据所加扫描电压不同，示波极谱法分为两类：
l直流示波极谱法：
在滴汞周期的后期施加一个随时间作线性变化的锯齿波扫描电压，记录电压-电流曲线，又称单扫描示波极谱法或线性扫描示波极谱法。
l交流示波极谱法：
所加的扫描电压为恒振幅的交流电压，用示波器记录电压随时间变化的曲线，
目前国内应用较广的是直流示波极谱法。
直流示波极谱的测定原理
在盛有待测物质的电解池中，插入饱和甘汞电极和滴汞电极，在滴汞周期的末期迅速施加一定幅度随时间作线性变化的锯齿波电压，使待测物质在汞滴上还原产生电解电流，电解电流通过与电解池串联的电阻R而产生电压降，当电阻一定时，电压降的大小反映了电解电流的大小。
把电阻两端的电压降经放大器放大后加在示波管的垂直偏向板上，施加在电解池两电极间的电压经放大器放大后加在示波管的水平偏向板上，在示波管的荧光屏上出现随扫描电压作对应变化的电解电流曲线，这种曲线称为示波极谱的i-E曲线或示波极谱图。
曲线峰对应的电流称为峰电流，峰电流与离子浓度C之间的关系由峰电流方程式给出：
31221?
2344in2D2m3t3v2Cp式中：
ip—峰电流；n—参与电化学反应的电子数；D—扩散系数（cm2/s）；v—电压扫描速度（V/s）；A—滴汞面积（cm2）；C—待测物质（电活性物质）浓度（mol/L）。
ip?
在一定的实验条件下，上式中2.72_105n3/2D1/2v1/2A为常数，则
即峰电流与待测离子的浓度C成正比，这是示波极谱进行定量分析的基础。
在实际工作中，峰电流的大小是以极谱图中峰高h来表示，则有h＝K’C。
峰高的测量方法是直接在示波管上该取峰顶和基线间的格子数
极谱定量方法:
（1）标准曲线法
（2）比较法（3）标准加入法
在示波极谱图中，曲线峰对应的电位称为峰电位，与半波电位的关系是：
Ep=E1/2-0.028/n峰电位Ep值由物质的特性所决定，在一定的实验条件下是恒定的，可作为示波极谱定性的依据。
电极系统：
包括三电极、贮汞瓶和振动器等。
示波极谱中，三电极是指滴汞电极、参比电极（小型饱和甘汞电极）、辅助电极（铂电极）。
由于小型饱和甘汞电极的内阻大，不宜通过电流，因此，仪器采用三电极法，让电解池电流经辅助电极流向滴汞电极，参比电极只是将滴汞电极与参比电极之间的电位反馈到补偿放大器。
使用三电极法，底液中支持电解质的浓度可以很稀，这样可减少试剂中杂质的影响，对于痕量分析有利。
同时，示波极谱法作常量分析的准确度也很好（为何采用三电极）几个基本概念
极限电流（以il表示）：
由于一般电活性物质在电极上的电化学反应速度远远大于其向电极扩散的速度，当电压增加到一定值时，电极表面附近的电活性物质几乎全部被还原，电解电流就由电活性物质的扩散速度决定，电解电流达到一极限值，称为极限电流。
扩散电流（diffusioncurrent，以id表示）：
它表示由电活性物质扩散所决定的电流，其值为极限电流的数值减去残余电流数值，即id＝i1-ir。
半波电位（以E1/2表示）：
是当电流等于扩散电流一半时的电位。
1.残余电流（以ir表示）：
概念：
在极谱分析时，当外加电压未达分解电压时待测元素在被还原之前所观察到的微小电流。
残余电流包括电解电流和电容电流，多为0.1_μA水平，当待测成分＜10-5mol/L水平时可影响测定。
多用作图法扣除。
2.迁移电流：
迁移电流来自于电解池的正负电极对被测离子的静电引力或斥力。
可加支持电解质而排除。
3.极大现象：
当外加电压达到待测物分解电压后，在极谱曲线上，极谱电流随外加电压增高而迅速增大到极大值，随后又恢复到扩散电流的正常值，出现的比极限扩散电流大得多的不正常的电流峰，称为极谱极大。
可加少量极大抑制剂（多为表面活性物质）消除。
由于极大抑制剂可影响扩散电流的大小，故用量应少。
峰的高度与待测离子的浓度无确定的函数关系，但干扰了半波电位及扩散电流的测量。
因此必须消除其影响。
4.氧波：
氧气在电极上还原可产生两个极谱波。
可加试剂或通惰性气体除去。
5.迭波、前波、氢波
迭波：
两种物质的半波电位相差〈0.2v，这两个极谱波重叠起来，分辨不清，影响测定。
可加适当络合剂改变迭波的半波电位使波分开，或用化学方法除去一种物质或改变其价态使其不再干扰。
前波：
测定一种半波电位较负的物质，而溶液中共存有大量半波电位较正的物质时，由于该物质产生一个很大的前波而掩盖了待测定物质的极谱波，这就是前波干扰。
这种干扰多用化学法消除。
氢波：
H+在足够负的电位下会在滴汞电极上产生氢波。
如待测物质的极谱波与氢波相近，则会干扰测定。
氢波与酸度有关，通常为-1.2～-1.4v故半波电位〈-1.2v的物质不能在酸性溶液中测定。
在中性或碱性介质中氢波的干扰可大大减少。
底液组成和选择：
?
底液的组成和作用：
（1）支持电解质：
其作用是消除迁移电流。
常用的有HCl,H2SO4,NaAc-HAc,NH3-NH4Cl,NaOH,KOH等。
（2）极大抑制剂：
其作用是消除极大现象。
多用≤0.01%明胶。
（3）除氧剂：
其作用是消除氧波。
如Na2SO3,H2,N2,CO2等。
（4）其他有关试剂：
如加适当络合剂以改变离子的半波电位消除迭波的干扰；加适当缓冲液控制溶液酸度、改善波形、防止水解；加适当试剂消除前波的干扰。
?
底液选择应尽量做到：
波形好，最好是可逆极谱波；干扰少；成本低，配制方便。
原子吸收光谱法（atomicabsorptionspectroscopy，简称AAS）又称原子吸收分光光度法思考题
1.原子吸收光谱法的基本原理及其分类
原子吸收光谱法是基于从光源发射出的待测元素特征共振线，通过样品中待测元素所产生的基态原子蒸气，基态原子对共振线产生吸收，根据共振线被吸收的程度来测定待测元素含量的分析方法。
根据产生基态原子的方法不同，原子吸收光谱法被分为火焰原子吸收光谱法和无焰原子吸收光谱法，无焰原子吸收光谱法又分为石墨炉原子吸收光谱法和还原气化原子吸收光谱法2.火焰原子吸收光谱法的有哪几种火焰状态，各是指什么？
火焰类型的选择：
这关系到灵敏度、精密度和干扰大小等。
目前广泛采用缝式燃烧器，以乙炔、氢气、煤气、丙烷为燃气，空气、氧气、一氧化二氮等为助燃气。
常用的几种混合气体和火焰温度为：
乙炔-空气焰（最为常用）2100_2400℃乙炔-氧气焰3000_3100℃乙炔-一氧化二氮焰2600_2900℃氢气-空气焰_____2100℃氢气-氧气焰2500_2700℃火焰状态的选择：
火焰温度除取决于火焰类型外，还与火焰状态，即助燃气和燃气的比例有关。
化学计量性乙炔-空气焰：
其助燃气和燃气的量基本上是按它们之间的化学反应提供的，它具有温度高、干扰少、稳定、背景小等特点。
这种火焰可用于大多数常见元素的测定。
富燃性乙炔-空气焰：
其燃气量比上述火焰所需量大，由于燃烧不完全，火焰具有较强的还原性气氛，适于测定较易形成难熔氧化物的元素，如钼、铬、稀土元素等。
贫燃性乙炔-空气焰：
由于燃气量较少，大量冷的助燃气带走火焰热量，故火焰温度较低；又由于助燃气充分，燃烧较完全，火焰中半分解产物少，故还原气氛最低，适用于碱金属元素的测定。
最佳燃助比的选择用实验的方法，一般是在固定助燃气的条件下，改变燃气流量，测量标准溶液在不同流量时的吸光度，绘制吸光度和燃气流量关系曲线。
选用吸光度大，又比较稳定时的燃气流量。
燃烧器高度的选择
具体说来，火焰可分为三个部分，即：
氧化焰区,氧化焰和还原焰交界区,还原焰区。
燃烧器高度的选择可通过实验方法进行，即在固定的燃助比下，测量标准溶液在不同燃烧器高度时的吸光度，一般选择吸光度最高时的燃烧器高度。
3.石墨炉的升温程序：
分成哪四个步骤？
石墨炉的升温程序：
一般分成干燥、灰化、原子化、清除四个步骤。
可根据样品和待测元素的性质选择最适宜的各步加热温度和加热时间。
干燥：
是一个低温加热除去溶剂的过程。
为了防止试液溅失，通常在低于或等于溶剂沸点的温度（约100℃）下，经数秒到数十秒除去溶剂；
灰化：
主要是破坏和蒸发除去试样的基体，减少元素间的干扰、光散射或分子吸收所产生的背景干扰。
灰化温度和时间的选择是相当重要的，常用实验来确定，即根据吸收信号随
灰化温度或时间的变化曲线来选择，在保证待测元素无明显损失的前提下，将试样加热到尽可能高的温度；
原子化：
通大电流使石墨管温度在瞬间升至1000_3000℃，将待测元素原子化。
常通过实验来确定原子化温度和时间，选择原则是以达到最大吸收信号的最低温度作为原子化温度，以待测元素完全蒸发和原子化所需时间作为原子化时间。
过高的温度和过长的时间会使原子吸收池的寿命缩短；但过低的温度和不足的原子化时间，会使吸收信号降低，记忆效应增大；
清除：
将温度升到最高值（约3000℃），以除去残存在石墨炉中的基体残渣和待测成分，消除记忆效应。
4.原子吸收光谱分析中的常见的几类干扰及其消除方法。
（详见课件）
原子吸收光谱分析中的干扰大体可分为：
电离干扰、物理干扰、化学干扰、光谱干扰和背景吸收干扰等
一）电离干扰及其消除方法
电离干扰是指待测元素在原子化过程中发生电离而使基态原子数减少，导致吸收强度减弱的现象。
元素的电离电位越低，火焰温度越高，基态原子的电离度越大。
碱金属和碱土金属元素电离电位低，在火焰中容易电离，电离干扰特别显著。
消除电离干扰的主要方法是在分析试样溶液中加入消电离剂。
消电离剂是在火焰中能提供电子的非测定的元素。
在一定的温度下，电离的原子数与电子浓度有关，当在被分析的溶液中有消电离剂存在时，就会大大增加火焰中的自由电子浓度，使待测元素的电离平衡向有利于形成基态原子的方向进行，增大分析的基态原子浓度。
在乙炔-空气火焰内中，可加入200_500ppm的钾或铯盐来消除碱金属元素的电离干扰。
此外，标准加入法也用于消除电离干扰。
（二）物理干扰及其消除方法
物理干扰是指试样与参比溶液的物理性质如粘度、表面张力或溶液比重不同而引起的干扰。
物理干扰属非选择性干扰，对试样溶液中各种元素的影响基本上是相同的。
消除物理干扰的方法
（1）配制与被测试样溶液组成相似的标准溶液，是消除物理干扰最常用的方法；如试样溶液与标准溶液基体匹配难以实现，可采用标准加入法。
（2）在火焰原子吸收法中，可采用机械进样系统，以克服气动雾化系统因试样溶液物理性质变化而对进样速率的影响。
（三）光谱干扰及共消除方法
光谱干扰是由于待测元素发射或吸收的辐射光谱与干扰物的辐射光谱不能完全分离引起的，这类干扰主要来至于光源和原子化装置，有时也来至于共存元素。
光谱干扰有以下几种：
（1）在光谱通带内有一条以上的吸收线
（2）在光谱通带内有光源发射非吸收线（3）吸收线重叠消除方法
（1）使用较小的光谱通带宽度：
如果干扰谱线和主吸收线的波长相差不是很小，则可通过减小狭缝宽度的方法来消除这种干扰；
（2）选择其他吸收线：
如果干扰谱线与主吸收线之间波长差很小，不能采用减小狭缝宽度来消除干扰，必须另选吸收线；
（3）更换纯度较高的单元素空心阴极灯；
（4）对非吸收线的干扰，可在火焰中喷入待测元素的浓溶液，使共振线完全被吸收，而透过的光则为非吸收光，将非吸收线引起的残留响应调零。
（四）化学干扰及其消除方法
化学干扰是指试样溶液转化为自由基态原子的过程中，待测元素与其他组分之间的化学作用而引起的干扰效应，它主要影响待测元素化合物离解及其原子化。
化学干扰是一种选择性干扰，它不仅取决于待测元素与共存元素的性质，而且还与喷雾器、燃烧器、火焰类型和状态等密切相关。
消除化学干扰的方法
鉴于化学干扰的复杂性，消除的方法也多种多样，消除干扰的方法主要有以下几种：
（1）改变火焰条件
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