尿中碘的砷铈催化分光光度测定方法技术说明与操作要点

1、. .1 1 尿中碘的砷铈催化分光光度测定方法尿中碘的砷铈催化分光光度测定方法 （WS/T 107-2006WS/T 107-2006） 技术说明与操作要点技术说明与操作要点 尿碘检测技术培训讲义（尿碘检测技术培训讲义（1） . .2 2 内容纲要内容纲要 一、现方法是对一、现方法是对WS/T 107-1999 WS/T 107-1999 方法的修订方法的修订 二、主要修订内容简介二、主要修订内容简介 三、我国原标准方法与修订后的标准方法比较三、我国原标准方法与修订后的标准方法比较 四、尿碘测定方法原理四、尿碘测定方法原理 砷铈催化分光光度法砷铈催化分光光度法 五、尿碘测定方法五、尿碘测定方法

2、 六、尿碘测定定量计算式与方法的化学动力学六、尿碘测定定量计算式与方法的化学动力学 七、尿碘测定中反应温度、反应时间控制与测定误差七、尿碘测定中反应温度、反应时间控制与测定误差 八、有关尿碘测定的几点注意事项八、有关尿碘测定的几点注意事项 九、结语九、结语 . .3 3 一、现方法是对一、现方法是对WS/T 107-1999 WS/T 107-1999 方法的修订方法的修订 尿中碘的砷铈催化分光光度测定方法尿中碘的砷铈催化分光光度测定方法（WS/T WS/T 107-2006107-2006）是对采用氯酸消化尿样的是对采用氯酸消化尿样的WS/T 107-1999 WS/T 107-1999 尿

3、碘的砷铈催化分光光度测定方法尿碘的砷铈催化分光光度测定方法的修订。的修订。 在在20042004年我国对检测尿碘的标准方法年我国对检测尿碘的标准方法WS/T WS/T 107-1999107-1999进行了修订，此项修订工作是受卫生部全国卫生进行了修订，此项修订工作是受卫生部全国卫生 标准技术委员会委托，由天津医科大学内分泌研究所牵头，标准技术委员会委托，由天津医科大学内分泌研究所牵头， 厦门市疾病预防控制中心、国家碘缺乏病参照实验室、安厦门市疾病预防控制中心、国家碘缺乏病参照实验室、安 徽省疾病预防控制中心、山西省地方病防治研究所共同开徽省疾病预防控制中心、山西省地方病防治研究所共同开 展方

4、法研究实验修订完成的。展方法研究实验修订完成的。 . .4 4 二、主要修订内容简介二、主要修订内容简介 20042004年年6 69 9月原标准研制人员对我国尿碘测定方法标月原标准研制人员对我国尿碘测定方法标 准准尿碘的砷铈催化分光光度测定方法（尿碘的砷铈催化分光光度测定方法（WS/T 107-WS/T 107- 19991999）进行了修订。主要修订内容有）进行了修订。主要修订内容有3 3个方面：个方面： （1 1）采用过硫酸铵溶液取代氯酸消化尿样。该溶液极采用过硫酸铵溶液取代氯酸消化尿样。该溶液极 易配制，并大大减少了消化过程中分解产生有害气体易配制，并大大减少了消化过程中分解产生有害气

5、体 的污染。的污染。 （2 2）修订后的方法除了在控温（水浴修订后的方法除了在控温（水浴3030 0.20.2）反）反 应条件下进行测定，还可直接在应条件下进行测定，还可直接在2020 3535之间的某一稳之间的某一稳 定室温条件下进行测定。定室温条件下进行测定。 （3 3）修改和完善了原标准中的某些规定。修改和完善了原标准中的某些规定。 . .5 5 该修订后的新标准方法的方法论该修订后的新标准方法的方法论 文文 在在中国地方病学杂志中国地方病学杂志20042004年年 1111月出版的第月出版的第2323卷第卷第6 6期发表期发表 ： “尿中碘的过硫酸铵消化尿中碘的过硫酸铵消化砷铈催化分光

6、光度测定方法砷铈催化分光光度测定方法” 阎玉芹阎玉芹1 1 张亚平张亚平2 2 刘列钧刘列钧3 3 刘嘉玉刘嘉玉1 1 李卫东李卫东4 4 华基礼华基礼5 5 陈祖培陈祖培1 1 1.1.天津医科大学内分泌研究所；天津医科大学内分泌研究所； 2.2.厦门市疾病预防控制中心；厦门市疾病预防控制中心； 3.国家碘缺乏病参照实验室；国家碘缺乏病参照实验室； 4.安徽省疾病预防控制中心；安徽省疾病预防控制中心； 5.陕西省地方病防治研究所陕西省地方病防治研究所 . . .6 6 对对尿碘的砷铈催化分光光度尿碘的砷铈催化分光光度 测定方法测定方法（WS/T 107-1999WS/T 107-1999）的

7、的 修订简介修订简介 目目 的的 必必 要要 性性 修订内容修订内容 . .7 7 目目 的的 1. 与国际组织的推荐方法接轨与国际组织的推荐方法接轨; ; 2. 进一步完善和改进原标准中某些规定进一步完善和改进原标准中某些规定 和说明，使其更加简便易操作，更加适和说明，使其更加简便易操作，更加适 于各级实验室，尤其基层实验室应用。于各级实验室，尤其基层实验室应用。 . .8 8 必必 要要 性性 该标准自该标准自1999年发布和实施以来，使全国的尿年发布和实施以来，使全国的尿 碘测定方法得到了统一，明显提高了尿碘检测质量，碘测定方法得到了统一，明显提高了尿碘检测质量， 保证了我国尿碘监测结果

8、的可信性和可比性。保证了我国尿碘监测结果的可信性和可比性。 但是该方法在使用过程中仍存在一定问题，需但是该方法在使用过程中仍存在一定问题，需 要对要对原标准中某些规定、步骤、试剂等进行改进和原标准中某些规定、步骤、试剂等进行改进和 完善。完善。 该标准已实施近该标准已实施近5年，应该及时修订，与国年，应该及时修订，与国 际方法接轨。际方法接轨。 问题主要在：问题主要在：尿样消化剂尿样消化剂氯酸溶液的配制比氯酸溶液的配制比 较麻烦，费时费力，其配制质量及稳定性影响尿碘较麻烦，费时费力，其配制质量及稳定性影响尿碘 测定的批间重复性，影响测定结果的稳定性，尤其测定的批间重复性，影响测定结果的稳定性，

9、尤其 对于基层实验室或经验不多的检测人员来说较难掌对于基层实验室或经验不多的检测人员来说较难掌 握；氯酸消化尿样有刺激性有害气体产生。握；氯酸消化尿样有刺激性有害气体产生。 . .9 9 修订内容修订内容 1.决定在尿样消化方法上改采用国际组织决定在尿样消化方法上改采用国际组织 ICCIDD/UNICEF/WHO推荐的推荐的过硫酸铵消过硫酸铵消 化法化法； 2.根据实际需要，建立可在根据实际需要，建立可在“控温控温”和和“室室 温温”两种反应温度条件下操作的检测方法；两种反应温度条件下操作的检测方法； . .1010 引进引进过硫酸铵消化法的依据过硫酸铵消化法的依据 1. 过硫酸铵溶液过硫酸铵

10、溶液容易配制容易配制，稳定性好；，稳定性好； 2. 消化温度为消化温度为95-100,1h，产生，产生有害气体少有害气体少； 3. 准确性好准确性好（与其它方法比较）。（与其它方法比较）。 方法比较数据来自美国方法比较数据来自美国CDC组织的组织的EQUIP项目：项目： Ensuring the Quality of Urinary Iodine Procedures （尿碘检测质量保证）（尿碘检测质量保证） . .1111 关于关于EQUIP 来自世界许多国家参与的实验室有约来自世界许多国家参与的实验室有约50个。个。 目前在实验室测定尿碘采用的检测方法有：目前在实验室测定尿碘采用的检测方法

11、有： 过硫酸铵消化法过硫酸铵消化法 过硫酸铵消化微板法过硫酸铵消化微板法 氯酸消化法氯酸消化法 ICP-MSICP-MS法法 其它方法：干灰化法、全自动法等其它方法：干灰化法、全自动法等 以以ICP-MSICP-MS法作为评价其它方法的参考值。法作为评价其它方法的参考值。 . .1212 Ammonium Persulfate 43% Chloric Acid 32% Ammonium Persulfate Microplate 13% Other 6% ICP-MS 6% Analytical method distribution of EQUIP labs 结果通报结果通报 2003-9

12、 参与尿碘检测质量保证项目考核的分析方法分布参与尿碘检测质量保证项目考核的分析方法分布 . .1313 Level-1Level-2Level-3Level-4Level-5 过硫酸铵法过硫酸铵法 氯酸法氯酸法 ICP-MS 过硫酸铵微板法过硫酸铵微板法 其它法其它法 结果通报结果通报 2000-12 . .1414 结果通报结果通报 2004-6 . .1515 1.各种方法测定结果的总体一致性是可以接受的；各种方法测定结果的总体一致性是可以接受的； 2.各种方法在测定低尿碘时（各种方法在测定低尿碘时（100 g/L时）时）存在一定的负偏差，存在一定的负偏差， 但但过硫酸过硫酸 铵法铵法的负

13、偏差最小。的负偏差最小。 4.仍需继续跟踪观察。仍需继续跟踪观察。 EQUIP对测定尿碘方法评价的对测定尿碘方法评价的结论结论 . .1616 在多年跟踪尿碘检测的国际先进经验的基础在多年跟踪尿碘检测的国际先进经验的基础 上，并充分考虑了我国国情以及各级实验室的实上，并充分考虑了我国国情以及各级实验室的实 际条件，际条件， 针对我国现行的尿碘测定方法标准在操针对我国现行的尿碘测定方法标准在操 作中所存在的问题，并考虑与国际组织的推荐方作中所存在的问题，并考虑与国际组织的推荐方 法接轨，此次修订的我国测定尿碘标准方法采用法接轨，此次修订的我国测定尿碘标准方法采用 过硫酸铵为尿样消化的消化剂。过硫

14、酸铵为尿样消化的消化剂。 . .1717 内内 容容WS/T1071999WS/T1072006 标准曲线的线性范围标准曲线的线性范围0 300 g/L 0 300 g/L 尿样体积尿样体积 0.20 mL0.25 mL 消化液消化液. 体积体积28% 氯酸氯酸 0.50 mL1.0mol/L 过硫酸铵过硫酸铵 1.0 mL 消化温度消化温度110 115 100 消化时间消化时间60 min60 min 亚砷酸浓度亚砷酸浓度. 体积体积0.07mol/L 4mL0.1mol/L 2.5mL 铈液浓度铈液浓度. 体积体积0.05mol/L 0.50mL 0.076mol/L 0.30mL 反应

15、温度反应温度300.2 (恒温水浴恒温水浴) 300.2 / 室温室温 反应时间反应时间15 min30min / 不同室温时间不同不同室温时间不同 光度测定波长光度测定波长405 nm420 nm 测测300 g/L管管 OD值值0.15 1.00.17 1.06 总反应体积总反应体积5.20 mL4.05 mL 反应体系中反应体系中NaCl 浓度浓度19.23 g/L15.43 g/L 初始初始 As3+/Ce4+11.2010.96 总酸度总酸度H+1.4 mol/LH+1.6 mol/LH+ 我国原标准方法与修订后的标准方法比较我国原标准方法与修订后的标准方法比较 . .1818 我国

16、原标准方法与修订后的标准方法中消化剂的比较我国原标准方法与修订后的标准方法中消化剂的比较 氯酸溶液的配制：氯酸溶液的配制：称取称取500g500g氯酸钾于氯酸钾于2L2L烧杯中，加入烧杯中，加入910mL 910mL 水，水， 加热至溶解后缓慢加入（约加热至溶解后缓慢加入（约15mL/min15mL/min）375mL375mL优级纯高氯酸优级纯高氯酸 （HClOHClO4 47070），边加边搅拌，此过程在通风橱操作。冷至室温后），边加边搅拌，此过程在通风橱操作。冷至室温后 封盖烧杯口置于冰箱（封盖烧杯口置于冰箱（4 4 ）过夜，然后用沙芯漏斗抽滤弃除）过夜，然后用沙芯漏斗抽滤弃除 沉淀物，

17、可得到约沉淀物，可得到约850mL 850mL 氯酸溶液。盛于具塞棕色瓶存于氯酸溶液。盛于具塞棕色瓶存于冰箱冰箱 （4）内可保存）内可保存1个月。个月。 过硫酸铵溶液的配制过硫酸铵溶液的配制 c( (NH4)2S2O8=1.0mol/L：称取：称取 114.1g 过硫酸铵，溶于过硫酸铵，溶于500mL去离子水中。去离子水中。盛于具塞棕色盛于具塞棕色 瓶存于瓶存于冰箱（冰箱（4）内可保存）内可保存1个月。个月。 氯酸溶液受热分解，产生氯酸溶液受热分解，产生活性氯等活性氯等，起消解样品作用：，起消解样品作用： HClOHClO3 3 HClO HClO4 4 + + Cl Cl2 2 氯气为强刺激

18、危害性气体。 氯气为强刺激危害性气体。 过硫酸铵溶液受热分解，产生过硫酸铵溶液受热分解，产生活性氧活性氧，起消解样品作用：，起消解样品作用： (NH4)2S2O8 + H2O NH4HSO4 + O + H+ . .1919 四、尿碘测定方法原理四、尿碘测定方法原理 砷铈催化分光光度法砷铈催化分光光度法 采用过硫酸铵溶液在采用过硫酸铵溶液在100100条件下消化尿样，条件下消化尿样， 利用碘对砷铈氧化还原反应的催化作用：利用碘对砷铈氧化还原反应的催化作用： H H3 3AsOAsO3 3 2Ce 2Ce4+ 4+ H H2 2O O H H3 3AsOAsO4 4 2Ce 2Ce3+ 3+ 2

19、H2H+ + 反应中黄色的反应中黄色的CeCe4+ 4+ 被还原成无色的 被还原成无色的CeCe3+ 3+，碘 ，碘 含量越高，反应速度越快，所剩余的含量越高，反应速度越快，所剩余的Ce4+ Ce4+ 则越少；控制则越少；控制 反应温度和时间，于反应温度和时间，于420nm 420nm 波长下测定体系中剩余波长下测定体系中剩余CeCe4+ 4+ 的吸光度值，求出碘含量。的吸光度值，求出碘含量。 碘浓度碘浓度C C与测定吸光度与测定吸光度A A二者的定量关系式为：二者的定量关系式为： C C = a + b ln= a + b lnA A （或（或lglgA A） . .2020 五、尿碘测定方

20、法五、尿碘测定方法（引原文）（引原文） 4 4 仪器仪器 4.1 4.1 消化控温加热装置消化控温加热装置: : 控温消解仪。控温消解仪。 4.2 4.2 超级恒温水浴箱：超级恒温水浴箱：3030 0.30.3。 4.3 4.3 分光光度计：分光光度计：1cm 1cm 比色杯。比色杯。 4.4 4.4 玻璃试管：玻璃试管：15mm15mm 120mm 120mm 或或 15mm15mm 150mm150mm。 4.5 4.5 秒表。秒表。 . .2121 5 5 试剂试剂 本标准所使用的试剂纯度除特别指明外均为分析纯。本标准所使用的试剂纯度除特别指明外均为分析纯。 5.1 5.1 过硫酸铵过硫

21、酸铵(NH(NH4 4) )2 2S S2 2O O8 8 。 5.2 5.2 浓硫酸（浓硫酸（H H2 2SOSO4 4，20 20=1.84g/mL =1.84g/mL），优级纯。），优级纯。 5.3 5.3 三氧化二砷（三氧化二砷（AsAs2 2O O3 3）。）。 5.4 5.4 氯化钠（氯化钠（NaClNaCl），优级纯。），优级纯。 5.5 5.5 氢氧化钠（氢氧化钠（NaOHNaOH）。）。 5.6 5.6 硫酸铈铵硫酸铈铵Ce(NHCe(NH4 4) )4 4(SO(SO4 4) )4 42H2H2 2O O。 5.7 5.7 碘酸钾碘酸钾(KIO(KIO3 3) )，基准试剂

22、、基准试剂、或或GBW06110GBW06110碘酸钾纯度标准物质。碘酸钾纯度标准物质。 . .2222 6 6 溶液配制溶液配制 6.1 6.1 过硫酸铵溶液过硫酸铵溶液c(NH4)c(NH4)2 2S S2 2O O8 8=1.0 mol/L=1.0 mol/L：称取：称取114.1g 114.1g 过硫过硫 酸铵，溶于酸铵，溶于500mL500mL去离子水中，储于棕色瓶，置冰箱（去离子水中，储于棕色瓶，置冰箱（44）可保）可保 存存1 1个月。个月。 6.2 6.2 硫酸溶液硫酸溶液c(Hc(H2 2SOSO4 4)=2.5mol/L)=2.5mol/L：取：取140mL140mL浓硫酸

23、缓慢加入到浓硫酸缓慢加入到 700mL700mL去离子水中，边加边搅拌，冷却后用水稀释至去离子水中，边加边搅拌，冷却后用水稀释至1L1L。 6.3 6.3 亚砷酸溶液亚砷酸溶液c(Hc(H3 3AsOAsO3 3)=0.1mol/L)=0.1mol/L：称取：称取10.0g 10.0g 三氧化二砷、三氧化二砷、 25g25g氯化钠和氯化钠和2g2g氢氧化钠置于氢氧化钠置于1L1L的烧杯中，加水约的烧杯中，加水约500mL500mL，加热至，加热至 完全溶解后冷至室温，再缓慢加入完全溶解后冷至室温，再缓慢加入200mL200mL硫酸溶液（硫酸溶液（6.26.2），冷至），冷至 室温后用水稀释至室

24、温后用水稀释至1L1L，储于棕色瓶，室温放置可保存，储于棕色瓶，室温放置可保存6 6个月。个月。 6.4 6.4 硫酸铈铵溶液硫酸铈铵溶液c(Cec(Ce4+ 4+)=0.076mol/L )=0.076mol/L：称取：称取48.0g48.0g硫酸铈铵硫酸铈铵 （5.65.6）或）或50.8g50.8g四水合硫酸铈铵四水合硫酸铈铵Ce(NHCe(NH4 4) )4 4 (SO (SO4 4) )4 44H4H2 2O O 溶于溶于 700mL700mL硫酸溶液（硫酸溶液（6.26.2）中，用水稀释至）中，用水稀释至1L1L，储于棕色瓶，室温放，储于棕色瓶，室温放 置可保存置可保存6 6个月。

25、个月。 . .2323 6.5 6.5 碘标准溶液：碘标准溶液： 6.5.1 6.5.1 碘标准储备溶液：准确称取经碘标准储备溶液：准确称取经105105110110烘干至恒重烘干至恒重 的碘酸钾的碘酸钾0.168 6g0.168 6g于烧杯中，用水溶解后定量转移入于烧杯中，用水溶解后定量转移入1 1 000mL000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，此溶液容量瓶中，用水稀释至刻度，此溶液1mL1mL含碘含碘100100 g g。 储于具塞严密的棕色瓶，置冰箱（储于具塞严密的棕色瓶，置冰箱（44）可保存）可保存6 6个月。个月。 6.5.2 6.5.2 碘标准中间溶液：吸取碘标准中间溶液：吸取10

26、.00mL10.00mL碘标准储备溶液碘标准储备溶液 （6.5.16.5.1）置于）置于100mL100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，此溶液容量瓶中，用水稀释至刻度，此溶液 1mL1mL含碘含碘1010 g g。储于具塞严密的棕色瓶，置冰箱（。储于具塞严密的棕色瓶，置冰箱（44）内）内 可保存可保存1 1个月。个月。 6.5.3 6.5.3 碘标准使用系列溶液：临用时吸取碘标准中间溶液碘标准使用系列溶液：临用时吸取碘标准中间溶液 （6.5.26.5.2）0 0，0.500.50，1.001.00，1.501.50，2.002.00，2.502.50，3.00mL3.00mL分分 别置于别置于1

27、00mL100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，此标准系列溶液容量瓶中，用水稀释至刻度，此标准系列溶液 的碘浓度分别为的碘浓度分别为0 0，5050，100100，150150，200200，250250，300300 g/Lg/L。 . .2424 7 7 样品收集、运输和保存样品收集、运输和保存 收集不少于收集不少于5mL5mL尿液，置于聚尿液，置于聚 乙烯塑料或玻璃试管中，严密封口以防乙烯塑料或玻璃试管中，严密封口以防 蒸发。尿样在现场收集和运输过程中无蒸发。尿样在现场收集和运输过程中无 需考虑特殊保存条件，在室温下可保存需考虑特殊保存条件，在室温下可保存2 2 周；样品在周；样品在44下可

28、保存下可保存2 2个月，采用聚个月，采用聚 乙烯塑料试管装样，密封后冷冻（乙烯塑料试管装样，密封后冷冻（-20-20） 至少可保存至少可保存4 4个月。个月。 . .2525 8 8 分析步骤分析步骤 8.1 8.1 分别取分别取0.25mL0.25mL碘标准使用系列溶液（碘标准使用系列溶液（6.5.36.5.3）及混）及混 匀的尿样（取样前需摇匀尿液，使所有沉淀物混悬；如匀的尿样（取样前需摇匀尿液，使所有沉淀物混悬；如 果尿样的碘浓度超过标准曲线的碘浓度范围，则作适当果尿样的碘浓度超过标准曲线的碘浓度范围，则作适当 稀释后取样）各置于玻璃试管（稀释后取样）各置于玻璃试管（4.44.4）中，各

29、管加入）中，各管加入1mL1mL 过硫酸铵溶液（过硫酸铵溶液（6.16.1），混匀后置于控温），混匀后置于控温100100的消化控的消化控 温加热装置中，消化温加热装置中，消化60min60min，取下冷却至室温。以下分，取下冷却至室温。以下分 析步骤析步骤8.28.28.48.4，可在，可在20203535之间一个稳定的温度环之间一个稳定的温度环 境下（室温或控温）进行，要求温度波动不超过境下（室温或控温）进行，要求温度波动不超过0.30.3。 8.2 8.2 各管加入各管加入2.5mL2.5mL亚砷酸溶液亚砷酸溶液(6.3)(6.3)，充分混匀后放置，充分混匀后放置 15min15min，

30、使其温度达到平衡；注意将标准系列管按碘浓，使其温度达到平衡；注意将标准系列管按碘浓 度由高至低顺序排列。度由高至低顺序排列。 . .2626 8.3 8.3 按下秒表计时，依顺序每管间隔相同的一定时间按下秒表计时，依顺序每管间隔相同的一定时间 （30s30s）向各管准确加入）向各管准确加入0.30mL0.30mL硫酸铈铵溶液硫酸铈铵溶液(6. (6. 4)4)，立即混匀。，立即混匀。 8.4 8.4 待第一管（即标准系列中加待第一管（即标准系列中加300300 g/Lg/L碘浓度管）碘浓度管） 的吸光度值达到的吸光度值达到0.150.150.200.20之间时，依顺序每管间之间时，依顺序每管间

31、 隔同样时间（隔同样时间（30s30s）于）于420nm420nm波长下，用波长下，用1cm1cm比色杯，比色杯， 以水作参比，测定各管的吸光度值。标准曲线绘制：以水作参比，测定各管的吸光度值。标准曲线绘制： 以碘标准使用系列溶液（以碘标准使用系列溶液（6.5.36.5.3）的碘浓度为横坐）的碘浓度为横坐 标和吸光度值为对数纵坐标，在半对数坐标系中绘标和吸光度值为对数纵坐标，在半对数坐标系中绘 制标准曲线。制标准曲线。 . .2727 为方便操作，提供了在不同温度下分析步骤为方便操作，提供了在不同温度下分析步骤8.38.4中所测第一管中所测第一管 （即标准系列中加（即标准系列中加300 g/L

32、碘浓度管）吸光度值达到碘浓度管）吸光度值达到0.150.20 时砷时砷 铈反应所需时间的参考值（表铈反应所需时间的参考值（表1）。）。 . .2828 六、尿碘测定定量计算式与方法的化学动力学六、尿碘测定定量计算式与方法的化学动力学 1 1、在标准方法中的第、在标准方法中的第9 9节节 9 9 尿中碘浓度计算尿中碘浓度计算 9.1 9.1 查标准曲线法：查标准曲线法：以样品管的吸光度由标准曲线上查得样品以样品管的吸光度由标准曲线上查得样品 中碘浓度中碘浓度C C，按（，按（9.39.3）计算尿中碘浓度。）计算尿中碘浓度。 9.2 9.2 回归方程法：回归方程法：标准曲线的碘浓度标准曲线的碘浓度

33、C C（ g/Lg/L）与吸光度值）与吸光度值A A 的回归方程为的回归方程为C C=a+b=a+bA A（或（或lglgA A），计算标准曲线的回归方），计算标准曲线的回归方 程，将样品管的吸光度值代入此方程，求出所测样品中碘浓程，将样品管的吸光度值代入此方程，求出所测样品中碘浓 度，再按（度，再按（9.39.3）计算尿中碘浓度）计算尿中碘浓度 。 9.3 9.3 尿中碘浓度：尿中碘浓度： X X CKCK 式中：式中：X X 尿中碘浓度，尿中碘浓度， g/Lg/L； C C 由标准曲线查得的或由标准曲由标准曲线查得的或由标准曲 线回归方程计算得的尿样碘浓度，线回归方程计算得的尿样碘浓度，

34、g/Lg/L； K K 尿样稀释倍数。尿样稀释倍数。 . .2929 标准曲线图标准曲线图 以碘标准使用系列溶液的碘浓度为横坐标，以碘标准使用系列溶液的碘浓度为横坐标， 吸光度为纵坐标绘制标准曲线（为凹面向上的下滑曲吸光度为纵坐标绘制标准曲线（为凹面向上的下滑曲 线）或以吸光度为对数坐标在半对数坐标系中绘制标线）或以吸光度为对数坐标在半对数坐标系中绘制标 准曲线（为下斜直线）。准曲线（为下斜直线）。 Abs 0.000 0.300 0.600 0.900 1.200 1.500 050100150200250300 UI (ug/L) 直角坐标直角坐标 半对数坐标半对数坐标 . .3030 实

35、例：在实例：在23.5室温下反应室温下反应43min测测 定定 . .3131 2、过硫酸铵消化测定尿碘方法的化学动力学、过硫酸铵消化测定尿碘方法的化学动力学 问题的提出问题的提出 1. 1. 我国测定尿碘标准方法修订为采用过硫酸铵溶液我国测定尿碘标准方法修订为采用过硫酸铵溶液取代取代氯酸消氯酸消 化尿样，并且化尿样，并且该检测方法要可在该检测方法要可在“控温控温”和和“室温室温”两种反应温度两种反应温度 条件下操作进行。那么有必要实验研究确证新修订的尿碘条件下操作进行。那么有必要实验研究确证新修订的尿碘测定方法测定方法 中碘浓度中碘浓度C C与测定吸光度与测定吸光度A A定量关系式定量关系式

36、C C=a+bln=a+blnA A的实验条件范围；的实验条件范围； 2.2. 既然可在各个合适稳定的室温进行测定反应操作，那么既然可在各个合适稳定的室温进行测定反应操作，那么有必有必 要要探讨该方法不同反应温度与对应反应时间的适宜组合；探讨该方法不同反应温度与对应反应时间的适宜组合； 3.3. 由于该方法本质是动力学分光光度法，当选择在室温进行测由于该方法本质是动力学分光光度法，当选择在室温进行测 定反应操作，定反应操作，有必要有必要了解该方法操作中反应温度和反应时间波动偏了解该方法操作中反应温度和反应时间波动偏 差对测定结果的影响大小。差对测定结果的影响大小。 . .3232 尿碘测定采用

37、的砷铈催化分光光度法属于动力学光度分析尿碘测定采用的砷铈催化分光光度法属于动力学光度分析 法，砷铈反应的条件控制是准确测定尿碘的重要环节。法，砷铈反应的条件控制是准确测定尿碘的重要环节。我国原来的我国原来的 尿碘测定标准方法（尿碘测定标准方法（WS/T107-1999WS/T107-1999）是采用氯酸消化尿样，该方法）是采用氯酸消化尿样，该方法 配制的配制的氯酸溶液中余留的高氯酸及氯酸分解物对碘催化砷铈反应有氯酸溶液中余留的高氯酸及氯酸分解物对碘催化砷铈反应有 加快反应速度作用加快反应速度作用，砷铈反应需水浴控温，砷铈反应需水浴控温3030反应反应15min15min进行光度进行光度 测定，

38、使用氯酸成为可产生测定误差的主要因素，必须较严格控制测定，使用氯酸成为可产生测定误差的主要因素，必须较严格控制 消化条件的一致性和砷铈反应温度及反应时间的一致性以能准确测消化条件的一致性和砷铈反应温度及反应时间的一致性以能准确测 定尿碘。修订后的我国尿碘测定标准方法采用定尿碘。修订后的我国尿碘测定标准方法采用过硫酸铵消化尿样过硫酸铵消化尿样， 过硫酸铵溶液的配制十分简便，方法便于操作掌握，该方法过硫酸铵溶液的配制十分简便，方法便于操作掌握，该方法避免了避免了 使用氯酸的影响而使砷铈反应速度较为缓慢使用氯酸的影响而使砷铈反应速度较为缓慢，3030时反应时反应30min30min进进 行光度测定。

39、另外，该方法操作中加入高铈溶液后的砷铈反应还可行光度测定。另外，该方法操作中加入高铈溶液后的砷铈反应还可 在在20203535之间的某一稳定的室温（或控温）条件中进行，反应时之间的某一稳定的室温（或控温）条件中进行，反应时 间以监控碘标准浓度间以监控碘标准浓度300g/L300g/L管的吸光度达到管的吸光度达到0.150.150.20Abs0.20Abs时进时进 行光度测定。行光度测定。 . .3333 2.1 2.1 不同砷铈反应温度和时间下的标准曲线线性关系不同砷铈反应温度和时间下的标准曲线线性关系 9 9批次水浴控温批次水浴控温3030砷铈反应砷铈反应30 min30 min测定测定 的

40、尿碘标准曲线结果见表的尿碘标准曲线结果见表1 1，在测定碘浓度，在测定碘浓度0 0 300g/L300g/L范围内，碘浓度范围内，碘浓度C C与测定吸光度与测定吸光度A A的对数的对数lnlnA A （或（或lglgA A，本文取，本文取lnlnA A）有很好的线性关系，相关系数）有很好的线性关系，相关系数r r = - 0 . 9 9 9 6= - 0 . 9 9 9 6 - 0 . 9 9 9 9- 0 . 9 9 9 9 （ （ r r s=0.9998s=0.99980.00010.0001，n n=9=9），所实验的不同砷铈反应），所实验的不同砷铈反应 温度和时间下测定尿碘标准曲线的

41、结果见表温度和时间下测定尿碘标准曲线的结果见表2 2，都得到，都得到 了很好符合了很好符合C C=a+bln=a+blnA A关系的标准曲线。关系的标准曲线。 . .3434 表表1 301 30砷铈反应砷铈反应30 min30 min的标准曲线（的标准曲线（n n=9=9） 碘浓度碘浓度 (g/L) 050100150200250300 吸光度吸光度( x )1.4761.0190.6970.4650.3210.2220.152 标准差标准差 (s)0.0370.0260.0160.0100.0090.0070.005 CV(%)2.532.522.262.102.653.262.97 表表

42、2 不同砷铈反应温度的标准曲线不同砷铈反应温度的标准曲线 反应温度反应温度 （） 反应时间反应时间 （min） 碘碘300g/L 管管 吸光度吸光度 C = a + blnA 相关系数相关系数r ab 22.3480.12955.523-120.582-0.9998 29.0300.17858.739-140.520-0.9996 30.0300.15251.441-131.421-0.9998 35.0240.14642.699-134.181-0.9999 . .3535 2.2 本方法测定体系的化学动力学分析本方法测定体系的化学动力学分析 2.2.1 2.2.1 本方法测定体系化学动力学

43、相关方程式及定量关本方法测定体系化学动力学相关方程式及定量关 系式的推导系式的推导 本方法测定尿碘的指示反应本方法测定尿碘的指示反应 CeCe4+ 4+ + As() Ce + As() Ce3+ 3+ + As() + As() 方法测定体系化学动力学相关方程式及定量关系方法测定体系化学动力学相关方程式及定量关系 式的推导过程见下页。式的推导过程见下页。 . .3636 有关动力学方程有关动力学方程 dCedCe4+ 4+/dt /dt KAs()CeKAs()Ce4+ 4+I I (1)(1) dCe dCe4+ 4+/dt /dt K K2 2CeCe4+ 4+I I (2)(2) ln

44、(Ce ln(Ce4+ 4+ 0 0 /Ce /Ce4+ 4+ t t) ) ( K( K1 1 + K+ K2 2C C ) )t t (3) (3) ln( ln(A A0 0 / /A At t) )( K( K1 1 + K + K2 2C C ) )t t (4)(4) ln( ln(A A0 0 / /A AF F) ) K K1 1 t t (5) (5) ln( ln(A AF F / /A At t) ) K K2 2C C t t (6) (6) C C(1/ K(1/ K2 2 t t)( ln )( lnA AF F lnlnA At t) (7) ) (7) C Ca

45、 + blna + blnA At t (8)(8) 由式由式1 1到式到式7 7 逐次推导，最后得到式逐次推导，最后得到式(8)(8)。 . .3737 是令式是令式(7)(7)中中 (ln(lnA AF F)/(K)/(K2 2 t t) = ) =a a ； -1/(K-1/(K2 2 t t) ) = = b b， 才有最后得到的式才有最后得到的式(8)(8)： C Ca + blna + blnA At t (8)(8) C C为碘浓度，为碘浓度，K K1 1 、 、K K2 2分别为非催化反应、催化反应的速率常数，分别为非催化反应、催化反应的速率常数， A At t为含碘浓度为含碘

46、浓度C C 体系反应体系反应t t时刻的吸光度。时刻的吸光度。 K K1 1 、 、K K2 2大小与反应温大小与反应温 度有关，同时其数值大小体现反应速度快慢，数值大反应快。度有关，同时其数值大小体现反应速度快慢，数值大反应快。 推导得到的式推导得到的式(8)(8)表明碘浓度表明碘浓度C C与测定吸光度与测定吸光度A A的对数的对数lnlnA A成直线相成直线相 关，关，根据推导过程中根据推导过程中a a、b b的实质，必须再次指出，这里得到的碘的实质，必须再次指出，这里得到的碘 浓度与测定吸光度关系式浓度与测定吸光度关系式(8)(8)是具有在是具有在反应温度一定反应温度一定（恒温）和（恒温

47、）和 反应时间一定反应时间一定（固定时间）条件下这一前提的。（固定时间）条件下这一前提的。 正因为此所以正因为此所以 有必要在稳定的温度下控制一定的反应时间进行测定尿碘，并有有必要在稳定的温度下控制一定的反应时间进行测定尿碘，并有 必要进一步了解掌握反应温度和反应时间对测定的影响。必要进一步了解掌握反应温度和反应时间对测定的影响。 . .3838 C Ca + blna + blnA A 关系成立是化学一级反应模式的关系成立是化学一级反应模式的 结果。结果。 碘催化砷铈反应为化学一级反应模式的前提是体碘催化砷铈反应为化学一级反应模式的前提是体 系中系中As()As()浓度浓度As()As()远

48、大于远大于CeCe4+ 4+浓度 浓度CeCe4+ 4+ ，这样反 ，这样反 应过程应过程As()As()可近似不变，以使碘催化砷铈反应速率方可近似不变，以使碘催化砷铈反应速率方 程式程式(1)(1)可转化为式可转化为式(2)(2)，笔者曾实验得出：当尿碘测定体，笔者曾实验得出：当尿碘测定体 系中初始浓度的系中初始浓度的As()As()/ /CeCe4+ 4+ 比值约为 比值约为1111时，可以使时，可以使 As()As()浓度在测定体系中达到近浓度在测定体系中达到近“稳态稳态”，使得式，使得式(2)(2)成成 立，才能在方法学上可靠地得到碘浓度立，才能在方法学上可靠地得到碘浓度C C与测定吸

49、光度与测定吸光度A A的的 C C=a+bln=a+blnA A关系式，才会有此式的相关系数关系式，才会有此式的相关系数r r0.9990.999。 此此As()/CeAs()/Ce4+ 4+ 的初始比值在本修订方法为 的初始比值在本修订方法为10.9610.96 . .3939 2.2.2 本方法测定体系化学动力学方程及定量关系式适用本方法测定体系化学动力学方程及定量关系式适用 范围的验证范围的验证 我们进一步采用化学动力学实验我们进一步采用化学动力学实验 方法从温度范围、时间范围验证和分析本方法从温度范围、时间范围验证和分析本 方法中式方法中式(8)(8)成立，以确认在实验温度范围成立，以

50、确认在实验温度范围 内尿碘检测者可根据实际情况选择合适的内尿碘检测者可根据实际情况选择合适的 一定温度、一定时间条件进行本方法的光一定温度、一定时间条件进行本方法的光 度分析步骤操作，仍能准确测定尿碘。度分析步骤操作，仍能准确测定尿碘。 . .4040 化学动力学理论指出：对于化学一级反应，其实验特征化学动力学理论指出：对于化学一级反应，其实验特征 之一是体系中反应物浓度变量之一是体系中反应物浓度变量 C Cx x 以 以lnlnC Cx x对反应时间对反应时间 t t 作图应得到直线。作图应得到直线。而这而这lnlnC Cx x在本文就是在本文就是lnlnA A。实验结果将。实验结果将 各浓

51、度管的不同时间各浓度管的不同时间t t测得的吸光度测得的吸光度A A各自以各自以lnlnA A对对t t作图作图 都得到了很好的直线，回归分析都得到了很好的直线，回归分析lnlnA At t均有很好的均有很好的lnlnA A a+ ba+ bt t直线关系（表直线关系（表3 3），表明体系符合化学一级），表明体系符合化学一级 反应的动力学特征。在吸光度监测时间范围内实际实验反应的动力学特征。在吸光度监测时间范围内实际实验 得到的各数据点都落在得到的各数据点都落在lnlnA Aa+ ba+ bt t直线上，这还直线上，这还表表 明了在所监测的时间范围内（即不仅限于某一时间点）明了在所监测的时间范

52、围内（即不仅限于某一时间点） 选择任一固定时间都存在碘浓度选择任一固定时间都存在碘浓度C C与测定吸光度与测定吸光度A A的的 C C a + blna + blnA A关系。关系。 . .4141 结果表明在所实验的温度范围内（即不限于某结果表明在所实验的温度范围内（即不限于某 一温度点），本测定体系的化学反应级数恒定，一温度点），本测定体系的化学反应级数恒定， 都是化学一级反应，因而在此温度范围内选择都是化学一级反应，因而在此温度范围内选择 某一恒温条件都存在碘浓度某一恒温条件都存在碘浓度C C与测定吸光度与测定吸光度A A的的 C Ca + blna + blnA A关系。关系。 . .

53、4242 22.3 100ug/L的的lnAt 0.100 1.000 10.000 5812 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 t(min) 吸光度 22.3 50ug/L的的lnAt 1.000 10.000 581215182124273033363942454851 时间（min) 吸光度 22.3 200ug/L的的lnAt 0.1 1 10 5812 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 t(min) 吸光度 22.3 300ug/L的的lnAt 0.1 1 10 5812 15 18 21 24

54、27 30 33 36 39 42 45 48 51 t(min) 吸光度 . .4343 29 100ug/L的的lnAt 0.100 1.000 10.000 369121518212427303336 t（min) 吸光度 29 200ug/L的的lnAt 0.100 1.000 10.000 369121518212427303336 t(min) 吸光度 29 300ug/L的的lnAt 0.100 1.000 10.000 369121518212427303336 t(min) 吸光度 29 50ug/L的的lnAt 0.100 1.000 10.000 369121518212

55、427303336 t(min) 吸光度 . .4444 35 50ug/L的的lnAt 0.1 1 10 381215.518212427 t(min) 吸光度 35 300ug/L的的lnAt 0.01 0.1 1 10 381215.518212427 t(min) 吸光度 35 200ug/L的的lnAt 0.1 1 10 381215.518212427 t(min) 吸光度 35 100ug/L的的lnAt 0.1 1 10 381215.518212427 t(min) 吸光度 . .4545 表表3 3 测定体系砷铈反应速率方程实验式测定体系砷铈反应速率方程实验式 结果结果 反

56、应温度反应温度 （） 碘浓度碘浓度 (g/L) lnAa+ bt 相关系数相关系数r 速度常数速度常数K ( Kb) ab 22.3 00.8218-0.00801 -0.9977 0.00801 500.8244-0.01605 -0.9999 0.01605 1000.8225-0.02474-0.9999 0.02474 2000.8243-0.04170 -1.0000 0.04170 3000.8225-0.06002 -0.9999 0.06002 29.0 00.8515 -0.01524-0.9983 0.01524 500.8859 -0.02666 -0.9993 0.02

57、666 1000.8619 -0.03832 -1.0000 0.03832 2000.8513 -0.06142 -0.9999 0.06142 3000.8434 -0.08555 -0.9999 0.08555 35.0 00.8994 -0.02412 -0.9944 0.02412 500.8869 -0.03958-1.0000 0.03958 1000.8965 -0.05491 -0.9998 0.05491 2000.8824 -0.08500 -0.9999 0.08500 3000.8700 -0.11636 -0.9998 0.11636 . .4646 2.2.3 本

58、方法的化学动力学模型及其应用本方法的化学动力学模型及其应用 本方法的化学动力学模型本方法的化学动力学模型 将实验得到本方法砷铈将实验得到本方法砷铈 反应体系的阿累尼乌斯方程实验式与式反应体系的阿累尼乌斯方程实验式与式(4)(4)组合联立组合联立 建立本方法的化学动力学模型：建立本方法的化学动力学模型： tCKKAA TK TK t )()/ln( 021. 6)/2 .4348(ln 997.21)/6 .7920(ln 210 2 1 此模型反映了该方法在砷铈反应温度此模型反映了该方法在砷铈反应温度T(0K) 、反应时间、反应时间t(min)下下 吸光度吸光度A与碘浓度与碘浓度C(g/L)的

59、关系。利用此模型可求算在指定温度下的关系。利用此模型可求算在指定温度下 体系吸光度达到某一数值所需的反应时间，也可求算在指定反应时体系吸光度达到某一数值所需的反应时间，也可求算在指定反应时 间下碘标浓度间下碘标浓度300g/L管吸光度达到某一数值所需控制的反应温度，管吸光度达到某一数值所需控制的反应温度， 还可估算反应温度偏离及反应时间偏异产生的测定误差大小。还可估算反应温度偏离及反应时间偏异产生的测定误差大小。 . .4747 表表4 砷铈反应的反应温度与反应时间的配对预算结果（标准方法中表砷铈反应的反应温度与反应时间的配对预算结果（标准方法中表1） 应用化学动力学模型预算反应时间与反应温度

60、应用化学动力学模型预算反应时间与反应温度 不同的反应温度和反应时间测定尿碘的实例如下：不同的反应温度和反应时间测定尿碘的实例如下： . .4848 模型估算：模型估算： 18.5 57.9min 实际操作：室温水浴实际操作：室温水浴18.5 58min 标准值标准值879 标准值标准值22610 . .4949 模型估算：模型估算： 25 40min 实际操作：室温水浴实际操作：室温水浴25 40min 标准值标准值77.29 标准值标准值22610 . .5050 模型估算：模型估算： 30 30.4min 实际操作：控温水浴实际操作：控温水浴30 30min . .5151 不同时间配制的