1

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 12o

Η ΑΤΟΜΙΚΗ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ

ΚΑΙ ΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ

Σύνοψη

Στο κεφάλαιο αυτό θα περιγραφούν οι βασικές ιδιότητες των ιχνοστοιχείων και θα εκτεθεί η αναγκαιότητα

του ποσοτικού προσδιορισμού τους σε βιολογικά υγρά. Πιο συγκεκριμένα θα παρουσιαστεί η ατομική

απορρόφηση ως μέθοδος αναφοράς με τις σημαντικότερες τεχνικές: την φλόγα ακετυλενίου - αέρα και τον

φούρνο γραφίτη. Ειδικότερα θα περιγραφούν η θεωρητική αρχή της μεθόδου, τα μέρη και ο τρόπος

λειτουργίας και των δύο τύπων των φασματοφωτομέτρων ατομικής απορρόφησης. Θα αναπτυχθεί η

προαναλυτική και η αναλυτική διαδικασία και θα δοθούν στοιχεία για την ευαισθησία και την ακρίβεια των

μεθόδων αυτών. Ακόμη, θα αναλυθεί ο τρόπος υπολογισμού των αποτελεσμάτων με παραδείγματα και θα

δοθούν στοιχεία για τις τιμές αναφοράς. Τέλος, θα παρουσιαστούν οι απαραίτητες προδιαγραφές ασφαλούς

εγκατάστασης αερίων για τη λειτουργία των φασματοφωτομέτρων ατομικής απορρόφησης.

Προαπαιτούμενες γνώσεις

Σε ότι αφορά το παρόν βιβλίο θα απαιτηθούν γνώσεις που αφορούν το Κεφάλαιο 1 (φωτομετρία) και το

Κεφάλαιο 11 (έλεγχος ποιότητας). Χρήσιμες θα είναι και οι βασικές γνώσεις ανόργανης χημείας.

12.1 Εισαγωγή

12.1.1 Τα Χημικά Στοιχεία του ανθρώπινου οργανισμού

Μέχρι σήμερα έχουν απομονωθεί 81 στοιχεία στους ζωντανούς οργανισμούς από τα 92 συνολικά που

φυσιολογικά συναντώνται στην επιφάνεια της γης. Από αυτά τα πέντε θεωρούνται βασικά δομικά υλικά.

Αυτά είναι το άζωτο (Ν), το υδρογόνο (Η), ο άνθρακας (C), το οξυγόνο (O) και το θείο (S). Όλα αυτά μαζί με

άλλα έξι όπως το κάλιο (K), το νάτριο (Na), το χλώριο (Cl), το ασβέστιο (Ca), το μαγνήσιο (Mg) και τον

φώσφορο (P) αποτελούν το 99% της σύνθεσης των ζωντανών οργανισμών, κρατώντας σημαντικό ρόλο στην

κυτταρική λειτουργία. Η συγκέντρωση τους στα βιολογικά υγρά προσδιορίζεται σε μονάδες g/L επιτρέποντας

έτσι τον ακριβή προσδιορισμό τους. Πολλά όμως από τα υπόλοιπα στοιχεία όπως το σελήνιο (Se), ο

ψευδάργυρος (Zn), το κοβάλτιο (Co), το μαγγάνιο (Mn) και το χρώμιο (Cr) υπάρχουν στον ανθρώπινο

οργανισμό σε πολύ μικρές ποσότητες οι οποίες προσδιορίζονται σε μονάδες μg/L, ng/L κ.α. Επειδή στο

παρελθόν δεν υπήρχε κατάλληλη μέθοδος για τον προσδιορισμό τόσο χαμηλών συγκεντρώσεων θεωρούσαμε

ότι «συναντώνται σε ίχνη», οπότε και επικράτησε ο όρος ιχνοστοιχεία (Iyengar, 1997).

12.1.2 H προέλευση των Ιχνοστοιχείων

Η αρχική προέλευση των ιχνοστοιχείων ανάγεται στην παρουσία τους στα πετρώματα του φλοιού της γης,

απ’ όπου περνούν στη διατροφική αλυσίδα του ανθρώπου. Η δράση των ηφαιστείων, η διαβρωτική ικανότητα

του νερού και, κυρίως η επίδραση του ανθρώπου στη φύση, έχουν προκαλέσει ανακατανομή των

ιχνοστοιχείων, έτσι ώστε όλα να συναντώνται σχεδόν παντού. Σε αυτό συνετέλεσε και η ανάπτυξη της

χημικής βιομηχανίας, η ρύπανση του περιβάλλοντος, η χρήση λιπασμάτων, το διεθνές εμπόριο τροφίμων, και

οι αλλαγές στις διατροφικές συνήθειες των λαών. Τα μέταλλα, σε αντίθεση με τις περισσότερες τοξικές

οργανικές ενώσεις, δεν αποικοδομούνται, αλλά συσσωρεύονται στο έδαφος, τα νερά και τους βιολογικούς

ιστούς. Σήμερα τα ιχνοστοιχεία μετρώνται τακτικά σε άτομα, που εκτίθενται σε αυτά μέσω της εργασίας τους

(π.χ. εργάτες βιομηχανίας, μεταλλουργίας) και γι’αυτό οι μέθοδοι ανάλυσης που θα περιγραφούν σε αυτό το

κεφάλαιο αφορούν κυρίως βιολογικά δείγματα επαγγελματικά εκτεθειμένων ατόμων. Μετρώνται όμως και σε

παιδιατρικά δείγματα (π.χ. για την διάγνωση μεταβολικών νοσημάτων π.χ. νόσο Wilson) αλλά και σε

ενήλικες για δερματολογικές (Cr, Ni), νεφρολογικές παθήσεις (π.χ. Al) κ.α. (WHO, 2003ˑ Tietz, 1995).

2

12.1.3 Ο ρόλος των Ιχνοστοιχείων

Ο ανθρώπινος οργανισμός χρειάζεται καθημερινά ιχνοστοιχεία για την πέψη, την αναπνοή, τον μεταβολισμό,

την αποτοξίνωση, την αποκατάσταση βλαβών και μεταλλάξεων όπως τα: Fe, Cu, Co, Zn, Se κ.α. Τα

ιχνοστοιχεία που έχουν αναγνωρισμένο βιολογικό ρόλο, είναι απαραίτητα για τη φυσιολογική λειτουργία του

οργανισμού, και η έλλειψη τους προκαλεί νόσο και ορίζονται με τον Aγγλικό όρο «essential», δηλαδή

«απαραίτητα» (Iyengar, 1997). Για τα ιχνοστοιχεία αυτά υπάρχουν στον ανθρώπινο οργανισμό διάφοροι

μεταβολικοί δρόμοι για την συντήρηση των απαραίτητων αποθεμάτων (Πίνακας 12.1).

Κατηγορία ιχνοστοιχείων Παραδείγματα και δράση στον οργανισμό

Μεταλλοένζυμα Σταθεροποιούν τη στερεοχημική δομή της αποπρωτεϊνης των ενζύμων.

Ενεργοποιητές ενζύμων Διευκολύνουν την αναγνώριση του κατάλληλου υποστρώματος, την ένωση

υποστρώματος – ενεργού κέντρου, και τη χημική μετατροπή. Η έλλειψή τους οδηγεί

στην απώλεια της ενζυμικής δράσης.

Άλλες φυσιολογικές

λειτουργίες

Π.χ. Fe στην αιμοσφαιρίνη, Ι2 στο θυρεοειδή και Co στη βιταμίνη B12.

Φάρμακα Π.χ. λίθιο (Li), χρυσός (Au) και πλατίνα (Pt).

Βαρέα μέταλλα Π.χ. μόλυβδος (Pb), υδράργυρος (Hg), κάδμιο (Cd), αλουμίνιο (Al) και αρσενικό (As).

Πίνακας 12.1 Δράσεις των ιχνοστοιχείων στον ανθρώπινο οργανισμό

12.2 Η δράση των τοξικών Ιχνοστοιχείων Τα τοξικά μέταλλα (Πίνακες 12.1, 12.2) δεν μπορούν να εκπληρώσουν τον ίδιο ρόλο, όπως τα διατροφικά

μεταλλικά στοιχεία. Ως εκ τούτου, η παρουσία τους αποδιοργανώνει την ενζυμική δραστηριότητα (Agency

for toxic substances, 2008). Τα βαρέα μέταλλα διαταράσσουν το μεταβολισμό με δύο κύριους τρόπους:

συσσωρεύονται και διαταράσσουν τη λειτουργία ζωτικών οργάνων, όπως τη καρδιά, τον εγκέφαλο, τα

νεφρά, τα οστά και το ήπαρ, κ.λπ.,

εκτοπίζουν ζωτικής σημασίας ιχνοστοιχεία από ενεργές θέσεις.

Η περίσσεια των τοξικών μετάλλων συγκεντρώνεται αθροιστικά σε διάφορους ιστούς, αν και

υπάρχει επιλεκτική προτίμηση σε ορισμένα όργανα (Πίνακας 12.2).

Όργανο Μέταλλο

Εγκέφαλος Μόλυβδος, υδράργυρος, μαγγάνιο, αλουμίνιο

Θυρεοειδής Κοβάλτιο, ιώδιο, σελήνιο

Καρδιά Ασβέστιο, μαγνήσιο, νικέλιο

Αναπνευστικές Οδοί Αρσενικό, κάδμιο, νικέλιο, χρώμιο

Ήπαρ Σελήνιο, νικέλιο, χρώμιο, αρσενικό

Νεφροί Υδράργυρος, κάδμιο, αρσενικό

Λίπος Κάδμιο

Οστά Κάδμιο, μόλυβδος, υδράργυρος

Πίνακας 12.2 Περιοχές παρουσίας τοξικών μετάλλων στον ανθρώπινο οργανισμό.

Στο σύγχρονο αστικό και βιομηχανικό περιβάλλον συναντάται σημαντική διασπορά τοξικών

ιχνοστοιχείων. Το σύνολο της έκθεσης αυτής ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ ανθρώπου και

περιβάλλοντος καθώς και η βιολογική τους διακύμανση καθορίζουν τα όρια της συνήθους συγκέντρωσης των

ιχνοστοιχείων στο γενικό πληθυσμό (Πίνακας 12.3). Θα πρέπει να τονιστεί ότι επειδή τα τοξικά μέταλλα δεν

έχουν βιολογικό ρόλο και η έλλειψη τους δεν προκαλεί νόσο, τα όρια των συγκεντρώσεων τους στα

βιολογικά υγρά στον γενικό πληθυσμό δεν μπορούν να χαρακτηρίζονται ως «φυσιολογικές τιμές».

Σωστότερος είναι ο όρος «όρια αναφοράς» που υπολογίζονται στατιστικά σε υγιή, μη επαγγελματικά

εκτεθειμένα άτομα (ACGIH, 1996).

3

Μέταλλο

Όρια αναφοράς

Άνδρες Γυναίκες

Pb

Ολικό αίμα

106 μg/L

60 μg/L

Cd - Ολικό αίμα

Μη καπνιστές

Καπνιστές

0,8 μg/L

1.6 μg/L

0,9 μg/L

1,4 μg/L

Cr

Ολικό αίμα (Cr III+VI)

Ορός αίματος (Cr III)

Ούρα 24 h

0,7 - 28 μg/L

0,05 - 0,5 μg/L

0,1 - 2 μg/L

0,7 - 28 μg/L

0,05 -0,5 μg/L

0,1 - 2 μg/L

Ni

Ορός αίματος

Ούρα

0,1 - 1 μg/L

0,1 - 1 μg/L

0,1 - 1 μg/L

0,1 - 1 μg/L

As

Ούρα

Χρόνια δηλητηρίαση

Οξεία δηλητηρίαση

50 - 500 μg/L

50 - 5.000 μg/L

1.000-20.000 μg/L

50 - 500 μg/L

50 - 5.000 μg/L

1.000 -20.000 μg/L

Hg

Ολικό αίμα

Ούρα 24 h

6 - 60 μg/L

< 20 μg/L

6 - 60 μg/L

< 20 μg/L

Πίνακας 12.3 Όρια αναφοράς σημαντικών τοξικών ιχνοστοιχείων σε βιολογικά υγρά.

Στην επαγγελματική έκθεση ως δείκτης ασφαλούς έκθεσης χρησιμοποιείται η «οριακή τιμή

έκθεσης» και για την εκτίμηση της νόσου συνυπολογίζονται και άλλοι βιοχημικοί δείκτες.

12.3 Μέθοδοι προσδιορισμού Ιχνοστοιχείων Ορισμένα μέταλλα, όπως ο σίδηρος και ο χαλκός σχηματίζουν έγχρωμα σύμπλοκα και έτσι είναι εφικτός ο

χρωματομετρικός προσδιορισμός τους (Κεφάλαιο 1). Τα περισσότερα ιχνοστοιχεία όμως δεν έχουν αυτή τη

δυνατότητα και επιπλέον βρίσκονται στα βιολογικά υγρά σε συγκεντρώσεις περίπου 6 φορές χαμηλότερες

από αυτές των άλλων δεικτών της κλινικής χημείας (π.χ. γλυκόζη, ουρία, ηλεκτρολύτες). Η ανάγκη

προσδιορισμού συνεχώς χαμηλότερων τιμών συγκεντρώσεων των ιχνοστοιχείων απαιτεί αναλυτικές

μεθόδους υψηλής ευαισθησίας με χαμηλά όρια ανίχνευσης (Georgiou et al., 1994).

Μια από τις πιο αξιόπιστες μεθόδους που χρησιμοποιούνται σήµερα είναι η φασματοσκοπία

ατοµικής απορρόφησης (Atomic Absorption Spectroscopy). Στα πλεονεκτήματα της, περιλαμβάνονται η

ταχύτητα, η καλή επαναληψιμότητα και η δυνατότητα αυτοματοποίησης. Μειονέκτημα της είναι η αδυναµία

ταυτόχρονου προσδιορισμού πολλών ιχνοστοιχείων ταυτόχρονα. Το πρόβλημα αυτό προσπάθησε να επιλύσει

μια άλλη τεχνική η φασματομετρία μάζας με επαγωγικά συζευγμένο πλάσμα (ICP-MS) στην οποία όμως,

τα όρια ανίχνευσης δεν είναι τόσο χαμηλά, ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί σε βιολογικά δείγματα.

12.4 Δειγματοληψία

Για τον προσδιορισμό των ιχνοστοιχείων απαιτείται συνήθως αίμα ή ούρα. Για το μόλυβδο, το κάδμιο, το

αρσενικό και τον υδράργυρο, τα οποία βρίσκονται μέσα στα ερυθρά αιμοσφαίρια, απαιτείται η λήψη ολικού

αίματος με αντιπηκτικό EDTA (σωληνάριο γενικής αίματος), ενώ για τα υπόλοιπα ιχνοστοιχεία απαιτείται

ορός αίματος.

Ο χρόνος της δειγματοληψίας και η λήψη τροφής δεν επηρεάζουν το αποτέλεσμα της ανάλυσης.

Συνήθως για να έχουμε ακριβή ποσοτικό προσδιορισμό μιας ουσίας στα ούρα χρειάζεται να προηγηθεί

συλλογή ούρων 24 ώρου. Αντίθετα, στις αναλύσεις ιχνοστοιχείων στα ούρα αυτό δεν είναι απαραίτητο, διότι

ο ρυθμός αποβολής τους είναι σταθερός. Έτσι, αρκεί ένα μέρος των ούρων από τα πρώτα πρωινά ούρα, τα

οποία συλλέγονται σε καθαρό ουροσυλλέκτη. Εναλλακτικά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε οποιοδήποτε

τυχαίο δείγμα ούρων. Όμως σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούμε την τιμή της κρεατινίνης του τυχαίου

δείγματος ως δείκτη πυκνότητας των ούρων, και το αποτέλεσμα εκφράζεται ανά γραμμάριο κρεατινίνης. Π.χ.

έστω ότι η τιμή νικελίου στα ούρα είναι 1,8 μg/L και η τιμή κρεατινίνης 0,9 g/L. Διαιρούμε 1,8/9 = 0,2,

4

απλοποιούμε τις μονάδες του κλάσματος και το αποτέλεσμα εκφράζεται σε μg Νικελίου/γραμμάριο

κρεατινίνης.

Η συντήρηση και η μεταφορά των δειγμάτων γίνεται με πωματισμένα σωληνάρια, σε ψύξη 2 - 8

οC.

Τα δείγματα είναι σταθερά για 5 - 7 μέρες, ενώ η φύλαξή τους για μεγαλύτερο διάστημα απαιτεί κατάψυξη (-

18οC).

Ο σημαντικότερος παράγοντας λάθους κατά τη δειγματοληψία είναι η πιθανή επιμόλυνση των

δειγμάτων, ιδιαίτερα αν η λήψη γίνεται μέσα στο χώρο εργασίας. Για το λόγο αυτό δίνεται ιδιαίτερη προσοχή

στον καλό καθαρισμό του δέρματος πριν την φλεβοκέντηση, και στη χρήση κλειστού συστήματος

αιμοληψίας με πωματισμένα ειδικά σωληνάρια.

Τα περισσότερα μέταλλα είναι δυνατόν να προσδιοριστούν και σε πιο σπάνια δείγματα όπως μαλλιά,

νύχια, οστά και παρασκευάσματα βιοψιών. Οι αναλύσεις τριχών και νυχιών αποκαλύπτουν την συνολική

έκθεση στην πάροδο του χρόνου ή προηγούμενες εκθέσεις, αλλά δεν δείχνουν τις πρόσφατες εκθέσεις. Οι

συγκεντρώσεις των ιχνοστοιχείων στο αίμα και στα ούρα αντικατοπτρίζουν τόσο χρόνιες εκθέσεις αλλά και

εκείνες που προέκυψαν τις τελευταίες μέρες.

Τα δείγματα προσδιορισμού ιχνοστοιχείων απαιτούν ιδιαίτερη κατεργασία (βλ. παρακάτω) και

προσοχή στη συλλογή τους. Μερικά δείγματα συλλέγονται δύσκολα, ενώ πολλές φορές υπάρχει ο κίνδυνος

επιμόλυνσης. Η επιμόλυνση καθιστά πολλά δείγματα ακατάλληλα για τη διάγνωση των επαγγελματικών

παθήσεων (Georgiou et al., 1991ˑ Tietz, 1995).

12.4.1 Επεξεργασία Δειγμάτων

Σε πολλές περιπτώσεις απαιτείται η αραίωση των δειγμάτων, έτσι ώστε να μειωθούν πιθανές παρεμβολές

κατά την ανάλυση. Π.χ. για τον προσδιορισμό κάποιων μετάλλων (όπως χρώμιο, νικέλιο) στον ορό του

αίματος, απαιτείται αραίωση του δείγματος με απεσταγμένο νερό, ενώ για τον προσδιορισμό άλλων

μετάλλων που βρίσκονται μέσα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (π.χ. μόλυβδος, κάδμιο), απαιτείται η αραίωση του

με χηλικούς παράγοντες (Triton X-100). Οι χημικοί παράγοντες καταστρέφουν τις μεμβράνες των

αιμοσφαιρίων και απελευθερώνουν τα βαρέα μέταλλα από αυτά. Για την αύξηση της αναλυτικής ευαισθησίας

εφαρμόζεται επίσης η χημική μετατροπή του υποστρώματος χρησιμοποιώντας ειδικό διάλυμα (modificator),

διαφορετικό για κάθε δείγμα και μέταλλο. Ιδιαίτερη κατεργασία των δειγμάτων προς σχηματισμό υδριδίων

απαιτείται για τον προσδιορισμό του υδραργύρου και του αρσενικού (Πίνακας 12.4).

Μέταλλο Δείγμα/ Αραίωση Υλικό Αραίωσης & Modificator Τύπος Ατοµοποιητή

Μόλυβδος & Κάδμιο Ολικό αίμα 1/20 Triton X-100 &

NH4H2PO4

Φούρνος γραφίτη

Αρσενικό & Υδράργυρος Ολικό αίμα 1/3 Triton X-100 &

Ni(NO3)2 6H2O

Γεννήτρια Υδριδίων

Φούρνος γραφίτη

Χαλκός & Ψευδάργυρος Ορός αίματος 1/10

Ούρα 1/1

Υπερκαθαρό νερό

& K3PO4, NH4NO3

Φλόγα

Φλόγα

Χρώμιο & Νικέλιο Ορός αίματος 1/10 Υπερκαθαρό νερό

Φούρνος γραφίτη

Αλουμίνιο Ορός αίματος Mg(NO3)26H2Ο & Ca(NO3)24H2Ο Φούρνος γραφίτη

Πίνακας 12.4 Προαναλυτική κατεργασία δειγμάτων για τον προσδιορισμό ιχνοστοιχείων σε βιολογικά υγρά με τεχνικές

ατομικής απορρόφησης.

Αν στις ήδη πολύ μικρές, συγκεντρώσεις των ιχνοστοιχείων στα βιολογικά δείγματα, προστεθούν

και οι μικροποσότητες ιχνοστοιχείων από τα χρησιμοποιούμενα υλικά της ανάλυσης (π.χ. σωληνάρια ρύγχη

πιπετών, νερό και αραιωτικά διαλύματα), η ακρίβεια των αναλύσεων και η ορθότητα των αποτελεσμάτων θα

μεταβληθεί δραματικά. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται επιμόλυνση. Μόνο τα εργαστήρια που διαθέτουν

υψηλή καθαρότητα (Class 100, κατά τα διεθνή πρότυπα) μπορούν να εξασφαλίσουν τον έλεγχο της

επιμόλυνσης σε ικανοποιητικό βαθμό. Για τον λόγο αυτό συνιστάται η τοποθέτηση συστημάτων καθαρισμού

του ατμοσφαιρικού αέρα του εργαστηρίου, η χρήση χημικώς καθαρών αντιδραστηρίων (HPLC grade),

υπερκαθαρού νερού (< 18 μΩ) και το σχολαστικό πλύσιμο όλων των χρησιμοποιούμενων εργαστηριακών

σκευών (Georgiou, 1992).

5

12.5 H αρχή λειτουργίας Φασματοσκοπίας Ατοµικής Απορρόφησης

Τα άτομα κάθε μετάλλου έχουν ένα κεντρικό πυρήνα και ένα αριθμό ηλεκτρονίων γύρω από αυτόν

κατανεμημένα σε στοιβάδες. Η πιo σταθερή κατάσταση των ατόμων είναι αυτή για την οποία απαιτείται η

μικρότερη δυνατή ενέργεια και ονομάζεται βασική κατάσταση. Αν σε κάποιο άτομο προσπέσει εξωτερική

ακτινοβολία συγκεκριμένου μήκους κύματος (το οποίο θα είναι διαφορετικό για το κάθε μέταλλο), τότε τα

ηλεκτρόνια της εξωτερικής του στοιβάδας θα μετακινηθούν σε ανώτερες ενεργειακά στοιβάδες

απορροφώντας την προσπίπτουσα ενέργεια. Η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την μετάβαση αυτή,

είναι ευθέως ανάλογη της συγκέντρωσης του μετάλλου (Pecsok et al., 1980).

Η νέα αυτή κατάσταση των ατόμων ονομάζεται διεγερμένη κατάσταση και είναι εξαιρετικά

ασταθής. Τα άτομα τείνουν να αποβάλλουν την ενέργεια που απορρόφησαν για να επανέλθουν στη βασική

τους κατάσταση (Σχήμα 12.1).

Σχήμα 12.1 Οι ενεργειακές μεταβολές των ατόμων. Όπου ΔΕ η ενέργεια που απορροφάται, Ε1 η ενέργεια των ηλεκτρονίων

στη βασική κατάσταση, Ε2 η ενέργεια των ηλεκτρονίων στην διεγερμένη κατάσταση, h η σταθερά Max Planck, ν η

συχνότητα του φωτός, e- το ηλεκτρόνιο.

Επειδή τα ιχνοστοιχεία στα βιολογικά υγρά βρίσκονται ενωμένα με πρωτεΐνες, προκειμένου να τα

απελευθερώσουμε καταφεύγουμε στην καύση της οργανικής ύλης (πυρόλυση). Κατόπιν με τη βοήθεια

επιπλέον θερμικής ενέργειας τα μόρια του μετάλλου μετατρέπονται σε άτομα (ατομοποίηση), τα οποία

απορροφούν την προσπίπτουσα ειδική ακτινοβολία και ανεβαίνουν σε ανώτερη ενεργειακή στοιβάδα. Ο

προσδιορισμός της συγκέντρωσης των ιχνοστοιχείων γίνεται με την μέτρηση της ακτινοβολίας που

απορροφήθηκε, σύμφωνα με το νόμο Lambert-Beer (βλ. Ενότητα 1.1, Εξίσωση 1.1) με μικρή τροποποίηση:

Α = -log10(I0/I) = k L C (Εξίσωση 12.1)

όπου:

Io η ένταση της αρχικής ακτινοβολίας (μετράται στην έξοδο της ειδικής λάμπας),

I η ένταση της τελικής ακτινοβολίας (μετράται στον φωτοπολλαπλασιαστή),

K ο συντελεστής απορρόφησης,

L το μήκος της πορείας διέλευσης της ακτίνας του φωτός από τον ατοµοποιητή,

C η συγκέντρωση του υπό ανάλυση μετάλλου.

12.6 Τα βασικά τμήματα των συστημάτων Ατομοποίησης

Η φασματοσκοπία ατοµικής απορρόφησης είναι ακόµα και σήμερα η περισσότερο ευρέως χρησιμοποιούμενη

τεχνική για τον προσδιορισµό των ιχνοστοιχείων και αποτελεί τη μέθοδο αναφοράς. Τα όρια ανίχνευσης στην

AAS εξαρτώνται από τον τύπο του χρησιμοποιούμενου ατοµοποιητή και το χηµικό υπόβαθρο του δείγματος.

Υπάρχουν δύο βασικές μεθοδολογίες που χρησιμοποιούνται στην ατομική απορρόφηση, οι οποίες

βασίζονται στην διαφορετική τεχνική ατομοποίησης, ο φούρνος γραφίτη και η φλόγα. Οι δύο μέθοδοι

μπορούν να καλύψουν ένα μεγάλο εύρος μέτρησης, ξεκινώντας από συγκεντρώσεις μικρότερες του 1 ng/L

για το φούρνο γραφίτη μέχρι δεκάδων mg/L για τη φλόγα.

6

12.6.1 Οι πηγές Ακτινοβολίας για την Ατομική Απορρόφηση

Η απαραίτητη ειδική ακτινοβολία µπορεί να παραχθεί είτε από λυχνίες κοίλης καθόδου (Hollow Cathod

Lamp ή HCl), είτε από λυχνίες εκκένωσης χωρίς ηλεκτρόδια (Electrodeless Lamp ή EDL).

Στις λυχνίες κοίλης καθόδου τα θετικά φορτισμένα ιόντα του αδρανούς αερίου, που βρίσκεται στο

εσωτερικό της λάμπας, βομβαρδίζουν το ηλεκτρόδιο καθόδου. (Σχήμα 12.2) Τότε αποσπώνται από αυτό

άτομα ίδια με το στοιχείο που πρόκειται να αναλυθεί. Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή

ακτινοβολίας συγκεκριμένης συχνότητας. Η ενέργεια της ακτινοβολίας ισούνται με ΔΕ = hv.

Σχήμα 12.2 Λυχνία κοίλης καθόδου (Pecsok et al., 1980).

Οι λυχνίες εκκένωσης χωρίς ηλεκτρόδια αποτελούνται από ένα µικρό σφραγισμένο σωλήνα από

χαλαζία, που περιέχει το προς ανάλυση μέταλλο ή άλας αυτού και αδρανές αέριο αργό (Ar) σε χαμηλή πίεση

μερικών mm Hg. Ο σωλήνας περιβάλλεται από ένα σπείραµα συνδεδεμένο µε γεννήτρια ραδιοσυχνοτήτων

για τον ιονισµό του Ar. Τα ιόντα του αερίου συγκρούονται µε το μέταλλο και αποσπούν τα άτοµά του, που

στη συνέχεια εκπέμπουν ακτινοβολία χαρακτηριστικού µήκους κύµατος. Κάθε αναλυτής έχει 4 – 8 λυχνίες

εκκένωσης χωρίς ηλεκτρόδια (Φωτογραφία 12.1) που έχουν τη δυνατότητα να παράγουν φάσµα μεγαλύτερης

έντασης και ευαισθησίας απ’ ό, τι οι λυχνίες κοίλης καθόδου. Χρησιμοποιούνται κυρίως για τον

προσδιορισµό πτητικών στοιχείων όπως: As, Se, Te, Sn, Pb, Hg, κ.α. Οι λυχνίες επιλέγονται αυτόματα και

υπάρχει η δυνατότητα αυτόματης προθέρμανσης της επόμενης λυχνίας για οικονομία χρόνου και αυξημένη

αναλυτική αξιοπιστία, καθώς και δυνατότητα αυτόματου σβησίματος αυτών στο τέλος της ανάλυσης για

παράταση του χρόνου ζωής τους (Pecsok et al., 1980).

7

Φωτογραφία 12.1 Υποδοχέας 4 θέσεων για λάμπες ατομικής απορρόφησης,

12.6.2 Το σύστηµα Ατοµοποίησης (Καύσης και Εκνέφωσης)

Ο ατομοποιητής είναι στην πραγματικότητα μια πηγή θερμικής ενέργειας, που παράγει ένα νέφος ατόμων το

οποίο περνά μέσα από μία δέσμη φωτός και απορροφά ακτινοβολία. Οι σημαντικότερες τεχνολογίες

ατοµοποίησης είναι ο καυστήρας φλόγας και το ηλεκτροθερµαινόµενο σύστηµα ατοµοποίησης, δηλαδή ο

φούρνος γραφίτη (καθαρός άνθρακας).

12.6.2.1 Σύστηµα Ατοµοποίησης µε Φλόγα

Η «φλόγα» είναι ένας απλός, φθηνός και εύχρηστος ατομοποιητής, που δημιουργεί ένα σταθερό περιβάλλον

για την ατοµική απορρόφηση. Αποτελείται από ένα εκνεφωτή, στον οποίο γίνεται αρχικά η εισρόφηση του

δείγματος και στη συνέχεια η διασπορά του ως ένα νέφος μικρών σταγονιδίων περίπου 10 μm. Το

ψεκαζόμενο αυτό νέφος αναμιγνύεται με ένα καύσιμο (μίγμα ακετυλενίου και αέρα) και εισέρχεται στην

κεφαλή του καυστήρα, όπου ακολουθεί η καύση. Στην κεφαλή του καυστήρα δημιουργείται μία φλόγα στην

οποία τα μικρά σταγονίδια του δείγματος καίγονται και τα άτομα που δημιουργούνται απορροφούν

ακτινοβολία και διεγείρονται. Συνήθως χρησιμοποιείται φλόγα αέρα – ακετυλενίου, με θερμοκρασία 2125 ως

2400οC (Φωτογραφία 12.2).

Συνήθως μέσα στα βιολογικά υγρά υπάρχουν και άλλα μέταλλα, όπως και άλλες ουσίες, οι οποίες

απορροφούν ή διαθλούν την ακτινοβολία που παράγει η λυχνία του συστήματος παρεμβαίνοντας στην

ανάλυση. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιείται και μία δεύτερη λυχνία δευτερίου. Έτσι, κατά τη στιγμή της

ατομοποίησης παρέχεται πάνω από το νέφος του δείγματος μία διπλή δέσμη φωτός, που αποτελείται από την

δέσμη του δείγματος και τη δέσμη αναφοράς (από την λάμπα δευτερίου). Με τον τρόπο αυτό γίνονται δύο

μετρήσεις σε ταυτόχρονο χρόνο, γίνεται δηλαδή ένα είδος διχρωματικής ανάλυσης, όπως και στα

φωτόμετρα με δύο μήκη κύματος (Pecsok et al., 2010).

8

Φωτογραφία 12.2 Σύστημα ατομικής απορρόφησης με καυστήρα φλόγας.

12.6.2.2 Το ηλεκτροθερµαινόµενο σύστηµα Ατοµοποίησης (Εξαχνωτής ή Φούρνος Γραφίτη)

Ο φούρνος γραφίτη είναι ένας μικρός κύλινδρος με μια μικρή οπή στο κέντρο για την είσοδο του δείγματος

(Φωτογραφία 12.3). Ο γραφίτης είναι καθαρός άνθρακας ο οποίος ως αδρανές υλικό δεν επιδρά στις

μετρήσεις. Όμως ο καθαρός άνθρακας παρουσία οξυγόνου καίγεται και καταστρέφεται, οπότε για την

προστασία του γραφίτη όλη η κεφαλή του καυστήρα βρίσκεται μέσα σε ατμόσφαιρα ευγενούς αερίου (Αργό,

Ar) (Σχήμα 12.3) Επειδή στην αρχή κάθε νέας μέτρησης η θερμοκρασία του συστήματος πρέπει να επανέλθει

από πολύ υψηλές θερμοκρασίες (> 2500οC) ξανά στους 40°C, μέσα στον εξαχνωτή υπάρχει κατάλληλο

κλειστό σύστημα ψύξης που στηρίζεται στη κυκλοφορία του νερού. Σε κάποια δε συστήματα υπάρχει κάμερα

στο εσωτερικό του συστήματος για την παρακολούθηση on-line της ανάλυσης.

Φωτογραφία 12.3 Κύλινδροι γραφίτη για ατομική απορρόφηση (Perkin Elmer Catalog).

9

Σχήμα 12.3 Σύστημα ατοµοποίησης με φούρνο γραφίτη (Pecsok et al.,1980).

Κατά την καύση (Φωτογραφία 12.4) αναπτύσσονται θερμοκρασίες 40 – 3000°C (Πίνακας 12.5) με

μέγιστη ταχύτητα ανόδου 2000°C/sec. Ο συνολικός χρόνος ανάλυσης ενός δείγματος είναι λίγο μεγαλύτερος

από εκείνο της φλόγας. Πλεονέκτημα της μεθόδου όμως είναι ο μικρότερος όγκος δείγματος που απαιτείται

και η μεγαλύτερη αναλυτική ευαισθησία που εξασφαλίζει.

Στάδια Θερμοκρασία Διαδικασίες

Ξήρανση 100 – 150οC Εξάτμιση των υγρών του δείγματος.

Πυρόλυση 400 – 800οC Καύση της οργανικής ύλης και απελευθέρωση του μετάλλου

από τις πρωτεΐνες του αίματος.

Ατομοποίηση 1500 – 2300οC Παραγωγή ατόμων του μετάλλου, διέγερσή τους και

απορρόφησης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.

Καθαρισμός 2500 – 2700οC Καύση των υπολειμμάτων του δείγματος.

Πίνακας 12.5 Τα στάδια της ατομοποίησης.

10

Φωτογραφία 12.4 Πυράκτωση του γραφίτη κατά την ατομοποίηση. Ο γραφίτης στηρίζεται πάνω σε δύο δακτυλίους μέσα

από τους οποίους διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα (Philips Pye Unicam).

Για την προστασία του χρήστη και την ασφαλή λειτουργία του καυστήρα τα φασματοφωτόμετρα

ατομικής απορρόφησης αυτού του τύπου έχουν ειδικά συστήματα προστασίας και ελέγχου διαφόρων

παραμέτρων (Πίνακας 12.6).

Συστήματα ασφαλείας χρήστη

Πίεση αδρανούς αερίου

Θερμοκρασία και Πίεση νερού ψύξης

Θέση κυλίνδρου γραφίτη

Θερμοκρασία μετασχηματιστή

Πίνακας 12.6 Έλεγχοι ασφαλούς χρήσης του συστήματος ατομοποίησης.

Για την ανάλυση χρησιμοποιείται πολύ μικρή ποσότητα αραιωμένου δείγματος (περίπου 20 μL).

Για το λόγο αυτό είναι απαραίτητη η χρήση αυτόματου δειγματολήπτη (Φωτογραφία 12.5) αλλά και πολλών

άλλων αυτοματισμών (Πίνακας 12.7).

Φωτογραφία 12.5 Αυτόματος δειγματολήπτης για ατομική απορρόφηση με φούρνο γραφίτη.

11

Αυτοματισμοί

Ειδικές θέσεις για πρότυπα, modificator και δείγματα.

Αυτόματη παρασκευή καμπύλης αναφοράς.

Μετρήσεις δειγμάτων με τη μέθοδο της πολλαπλής προσθήκης προτύπου (βλ. Ενότητα 1.13.5).

Αυτόματη προσθήκη modificator (χηλικός μετατροπέας του υποστρώματος).

Επαναληπτικές εισαγωγές του ιδίου δείγματος στον ίδιο κύκλο καύσης για αύξηση της ευαισθησίας της μέτρηση.

Ταχεία ανάλυση στον εξαχνωτή (hot injection) σε προγραμματισμένη ταχύτητα και θερμοκρασία (40 – 200oC).

Πίνακας 12.7 Μερικές από τις δυνατότητες των αυτόματων δειγματοληπτών.

12.6.3 Το Οπτικό Σύστηµα και το Σύστηµα Μέτρησης

Το οπτικό σύστημα όλων των φασματοφωτόμετρων ατομικής απορρόφησης (ανεξάρτητα από την τεχνική

ατοµοποίησης που χρησιμοποιείται) αποτελείται συνήθως από ένα πρίσμα χαλαζία με μικρές διατομές που

επιτρέπουν την απομόνωση της ειδικής ακτινοβολίας που παράγεται από τις λυχνίες του

φασματοφωτομέτρου. Στη συνέχεια το σήμα ενισχύεται από ένα φωτοπολλαπλασιαστή υψηλής απόδοσης και

προσπίπτει σε ένα μονοχρωμάτορα που έχει περιοχή λειτουργίας 185 – 900 nm.

Η διόρθωση της μη ειδικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από το υπόστρωμα γίνεται είτε με λυχνία

δευτερίου υψηλής ταχύτητας (δες παρ. μετρήσεων σε φλόγα), είτε με την εφαρμογή ισχυρού μαγνητικού

πεδίου γύρω από τον φούρνο γραφίτη (Φωτογραφία 12.6). Σε αυτή τη τεχνική τη στιγμή της ατομοποίησης το

μαγνητικό πεδίο διαχωρίζει τη δέσμη του φωτός σε σ* και π* τροχιακά (φαινόμενο Zeeman). Η μία δέσμη

διασχίζει το νέφος των ατόµων του δείγματος και απορροφάται και η δεύτερη ορίζεται ως δέσµη αναφοράς

που περνάει έξω από το νέφος. Η δέσµη αναφοράς δρα ως όργανο παρακολούθησης της έντασης της λυχνίας

και του κοινού ηλεκτρικού κυκλώματος. Γι’ αυτό και η τελική απορρόφηση προσδιορίζεται από τον λόγο των

αναγνώσεων των εντάσεων της δέσµης του δείγματος και της δέσµης αναφοράς. Με τον τρόπο αυτό

αντιμετωπίζεται αποτελεσματικά ο ηλεκτρονικός θόρυβος που επηρεάζει τις μετρήσεις.

Φωτογραφία 12.6 Φούρνος γραφίτη με μαγνήτη για την διόρθωση της μη ειδικής ακτινοβολίας.

12

12.6.4 Υπολογισμοί, Καμπύλη Αναφοράς και Έλεγχος Ποιότητας

Ο υπολογισμός των συγκεντρώσεων των δειγμάτων των ασθενών προϋποθέτει την δημιουργία καμπύλης

αναφοράς χρησιμοποιώντας διαφόρων συγκεντρώσεων βαθμονομητές. Η βαθμονόμηση βασίζεται στην

παραλλαγή του νόμου του Lambert-Beer που αναφέρθηκε (Εξίσωση 12.1). Επιλέγονται ως βαθμονομητές

πιστοποιημένα υλικά αναφοράς (CRM) (βλ. Κεφάλαιο 10) των οποίων η σύσταση προσομοιάζει στο

υπόστρωμα των αντίστοιχων βιολογικών δειγμάτων (αίμα ή ούρα). Για τις Ευρωπαϊκές χώρες τέτοια υλικά

αναφοράς παρασκευάζονται και ταυτοποιούνται από το Ευρωπαϊκό Γραφείο Αναφοράς (BCR ή

Community Bureau of Reference). Παραμένει όμως δύσκολη η ανεύρεση τέτοιων προτύπων για κάποια

μέταλλα. Εναλλακτικά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν η μέθοδος της «προσθήκης γνωστής ποσότητας» (βλ.

Ενότητα 1.13.2) και η μέθοδος παρεμβολής (βλ. Ενότητα 1.13.6).

Η καμπύλη αναφοράς είναι γραμμική και ο υπολογισμοί της βασίζονται στην μέθοδο ελαχίστων

τετραγώνων (βλ. Ενότητα 1.17). Η εξίσωση αναφοράς (Εξίσωση 1.19) αποθηκεύεται επί μακρόν στη μνήμη

του συστήματος ατομοποίησης, οπότε στις ενδιάμεσες μετρήσεις απαιτείται μόνο επαναβαθμονόμηση με

διορθωτικό πρότυπο.

Τα συστήματα ατομοποίησης διαθέτουν πλήρες και αυστηρό πρωτόκολλο επιβεβαίωσης της

ποιότητας των μετρήσεων (με τουλάχιστον 10 τρόπους ελέγχου, όπως ανάλυση τυφλού και υποστρώματος,

έλεγχο επαναληψιμότητας (RSD %), υπολογισμό συντελεστή διόρθωσης βαθμονόμησης, υπολογισμό ορίων

ανίχνευσης κ.λπ. Όταν οι τιμές των δειγμάτων ελέγχου είναι εκτός ορίων, ο χειριστής ενημερώνεται με

κατάλληλη επισήμανση (flag). Οι διορθωτικές ενέργειες περιλαμβάνουν επανάληψη (Retry), τερματισμό της

ανάλυσης (stop), επαναβαθμονόμηση (recalibration) ή ακόμα και αλλαγές στην μέθοδο (alternative method)

(Georgiou, 1996).

12.7 Πειραματικό μέρος

Η ανάλυση του Μολύβδου σε ολικό αίμα

Για την μέτρηση του μολύβδου (Pb) σε ολικό αίμα χρησιμοποιείται φασματοφωτόμετρο ατομικής

απορρόφησης με φούρνο γραφίτη και διόρθωση της μη ειδικής ακτινοβολίας με μαγνητικό πεδίο (Zeeman).

Χρησιμοποιείται η ειδική λάμπα για το μόλυβδο στα 10 W. Η μέτρηση γίνεται στα 283,3 nm και η

καταγραφή της κορυφής του σήματος στα 3 sec. To πρόγραμμα καύσης περιλαμβάνει πέντε διαδοχικά στάδια

(Πίνακας 12.8).

Βήματα Ξήρανση Πυρόλυση Ατομοποίηση Καθαρισμός

Θερμοκρασία οC 140 530 2300 2650

Χρόνος Αύξησης Θερμοκρασίας (sec) 25 20 1 1

Χρόνος διατήρησης Θερμοκρασίας (sec) 20 50 4 3

Ταχύτητα Αερίου Αργόν mL/min 300 300 50 300

Πίνακας 12.8 Πρόγραμμα καύσης δειγμάτων στον ατοµοποιητή για τη μέτρηση μολύβδου σε ολικό αίμα.

12.7.1 Υλικά και αντιδραστήρια

Διάλυμα 1% του χηλικού παράγοντα Triton X-100 για την αραίωση προτύπων και δειγμάτων.

Πρότυπο διάλυμα βαθμονόμησης με συγκέντρωση μολύβδου 1000 ppm (1 g/L).

Διαλύματα βαθμονόμησης για την κατασκευή της καμπύλης αναφοράς με συγκεντρώσεις μολύβδου:

100, 200, 400, 600 μg/L. Παρασκευάζονται με αραίωση του αρχικού διαλύματος μολύβδου σε διάλυμα

1% Triton X-100.

Πρότυπα διαλύματα ελέγχου (controls) του Ευρωπαϊκού Γραφείου Προτύπων (Control Reference

Materials) με συγκεντρώσεις:

o CRM194=126 μg/L

o CRM195 = 416 μg/L

o CRM196 = 772 μg/L

Γραφίτες με πυρολιτική επικάλυψη

13

12.7.2 Τα βήματα εφαρμογής

Σε 7 δοκιμαστικά σωληνάρια εισάγουμε 200 μ/L ολικού αίματος και 1,8 mL από κάθε διάλυμα

βαθμονόμησης αντίστοιχα, με συγκέντρωση 0, 100, 200, 400, 600 μg/L μολύβδου. Το περιεχόμενο των

σωληναρίων ανακινείται καλά και από κάθε σωληνάριο μεταφέρουμε με τη βοήθεια του αυτόματου

δειγματολήπτη στο φούρνο γραφίτη 20 μ/L δείγματος. Αναπτύσσεται το πρόγραμμα καύσης και μετράται η

απορρόφηση (Πίνακας 12.9)

Πρότυπο διάλυμα μολύβδου Απορρόφηση Τελική Τιμή

Τυφλό: 0 μg/L 0,020 0

Διάλυμα 1: 100 μg/L 0,110 0,09

Διάλυμα 2: 200 μg/L 0,200 0,18

Διάλυμα 3: 400 μg/L 0,450 0,43

Διάλυμα 4: 600 μg/L 0,650 0,63

Πίνακας 12.9 Τιμές απορρόφησης προτύπων διαλυμάτων. Η στήλη «τελική τιμή» είναι οι τιμές απορρόφησης μείον την

απορρόφηση του τυφλού.

Από τις τιμές τις απορρόφησης αφαιρούμε την τιμή του τυφλού και με τις νέες τιμές αυτές

κατασκευάζεται καμπύλη αναφοράς (Σχήμα 12.4).

Σχήμα 12.4 Καμπύλη βαθμονόμησης σε σύστημα ατομοποιητή για τον προσδιορισμό μολύβδου.

Ακολούθως κάθε άγνωστο δείγμα αίματος καθώς και τα δείγματα ελέγχου (controls) αραιώνονται

1/20 με διάλυμα Triton X-100 1% (0,20 mL δείγματος + 1,8 mL διάλυμα). Ανακινούνται καλά και από κάθε

δείγμα μεταφέρονται 20 μ/L στο φούρνο γραφίτη για την μέτρηση. Τα αποτελέσματα υπολογίζονται με τη

βοήθεια της καμπύλης αναφοράς (Σχήμα 12.6) και της εξίσωσης παλινδρόμησης:

[Pb] = 928,05 A + 13,139 (Εξίσωση 12.2)

Από τις τιμές απορρόφησης των δειγμάτων ελέγχου υπολογίζονται οι αντίστοιχες συγκεντρώσεις

τους (Πίνακας 12.10) (Εξίσωση 12.2). Οι τιμές ελέγχονται, αν είναι εντός των ορίων ελέγχου και αν είναι,

τότε το επόμενο στάδιο είναι ο υπολογισμός των συγκεντρώσεων των αγνώστων δειγμάτων.

14

Πρότυπο ελέγχου Απορρόφηση Συγκέντρωση μg/L

CRM194 0,780 737

CRM195 0,219 216

CRM196 0,535 510

Πίνακας 12.10 Τιμές συγκέντρωσης και απορρόφησης των controls.

12.8 Η αξιολόγηση των αποτελεσμάτων

Στη συνολική διαδικασία ανάλυσης δειγμάτων αίματος με ατομική απορρόφηση το σημαντικότερο ρόλο

διαδραματίζουν δύο παράγοντες: ο έλεγχος της επιμόλυνσης των δειγμάτων (Ενότητα 12.4) και το

πρόγραμμα καύσης. Για τον έλεγχο της επιμόλυνσης επιδιώκεται η, όσο το δυνατόν, απλούστερη κατεργασία

των δειγμάτων. Σε ό, τι αφορά το πρόγραμμα καύσης, θα πρέπει εξασφαλίζει την πλήρη καύση της οργανικής

ύλης κατά την πυρόλυση και ταυτόχρονα να αποφεύγεται η απώλεια των ατόμων του μετάλλου κατά την

στιγμή της ατμοποίησης. Η επιτυχία του σχεδιασμού εξαρτάται σημαντικά από το είδος του μετάλλου. Ο

μόλυβδος με θερμοκρασία ατοµοποίησης στους 2.300οC παρέχει την δυνατότητα της πλήρους πυρόλυσης

χωρίς άλλες απώλειες. Το κάδμιο όμως, με θερμοκρασία ατοµοποίησης στους 1.400οC, έχει περιορισμένη

δυνατότητα ανάπτυξης ενός μακρού σε χρόνο βήματος πυρόλυσης. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την μη πλήρη

καύση του οργανικού υποστρώματος του αίματος και την συσσώρευση υπολειμμάτων μέσα στο φούρνο

γραφίτη, που παρεμποδίζουν τις μετρήσεις. Η ανάλωση περισσότερων γραφιτών αυξάνει το κόστος της

ανάλυσης. Η συνολική αναλυτική διακύμανση προέρχεται από την κατεργασία των δειγμάτων και την πιθανή

επιμόλυνσή τους κατά την διάρκεια της ανάλυσης και πρέπει, σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, να είναι

μικρότερη του 10% (Georgiou et al., 1992).

Για την εκτίμηση των αποτελεσμάτων πρέπει να λαμβάνεται υπ’ όψη η αναλυτική και η βιολογική

διακύμανση των τιμών. Σημαντικό εργαλείο για τον έλεγχο της αναλυτικής διαδικασίας είναι η

προτυποποίηση των αναλύσεων κατά ISO.

12.9 Ασφάλεια Εργαστηρίου

Όπως αναφέρθηκε, τα συστήματα ατομοποίησης απαιτούν την χρήση αερίων καυσίμων. Η συνολική

εγκατάσταση του συστήματος, θα πρέπει να εξασφαλίζει σταθερή ροή αερίου και γρήγορη αλλαγές των

θερμοκρασιών συνθηκών ειδικά, όταν πρόκειται να γίνουν ταυτόχρονες αναλύσεις διαφόρων στοιχείων. Για

το λόγο αυτό τα συστήματα αυτά έχουν ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες ρύθμισης της ροής του κατάλληλου

αερίου, του οποίου η παροχή ρυθμίζεται είτε από τον υπολογιστή του συστήματος, είτε με χειριστήρια

εξωτερικά του θαλάμου καύσης. Τα εξαιρετικά εύφλεκτα αυτά αέρια απαιτούν αυστηρές προδιαγραφές

ασφαλείας κατά τη χρήση και την αποθήκευση τους (Πίνακας 12.11).

Οδηγίες για την ασφαλή αποθήκευση

των φιαλών αερίων

Προδιαγραφές κανονισμών ασφαλείας για τα συστήματα

ατομοποίησης Αποθηκεύονται σε δωμάτιο με ειδική

πυράντοχη πόρτα

Ελέγχεται ο καυστήρας ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο μίγμα

καύσης.

Τοποθετούνται όρθιες και ασφαλισμένες σε

τοίχο.

Ελέγχεται η ορθή θέση του καυστήρα.

Διαθέτουν μονόμετρα ασφαλείας. Ελέγχεται η υδατοπαγίδα στη ροή του αερίου.

Διατίθενται ανιχνευτές αερίων στις φιάλες

και στη γραμμή μεταφοράς.

Ελέγχεται το πώμα εκτόνωσης.

Υπάρχει απαγωγός διαφυγόντων αερίων. Ελέγχεται το σκέπασμα του διαμερίσματος της φλόγας.

Υπάρχει αυτόματο σύστημα πυρόσβεσης. Ελέγχεται η πίεση οξειδωτικού με ύπαρξη εφεδρικού δοχείου

οξειδωτικού.

Ελέγχεται το σύστημα ασφαλείας για τη θέση του εκνεφωτή.

Ελέγχεται το κάλυμμα προστασίας από την ακτινοβολία της λάμπας

δευτερίου.

Πίνακας 12.11 Απαιτήσεις ασφαλείας των συστημάτων ατομοποίησης.

15

Βίντεο που δημιουργήθηκε για το μάθημα

H μέτρηση μολύβδου σε ολικό αίμα βιομηχανικών εργατών με ατομική απορρόφηση,

https://youtu.be/dypMs_LvLfA.

Σχετικό οπτικό υλικό από το διαδίκτυο

http://www.kentchemistry.com/links/AtomicStructure/flash/Atoms_Nav.swf (τελευταία προσπέλαση

1/3/2015).

http://employees.oneonta.edu/viningwj/sims/atomic_absorption_and_emission_s.html (τελευταία

προσπέλαση 1/3/2015).

https://www.youtube.com/watch?v=-fCX8OFBO-A (τελευταία προσπέλαση 1/3/2015).

Πηγές φωτογραφιών με προέλευση το διαδίκτυο

Φωτογραφία 12.1 http://lama.ird.sn/appareillages/fiches/spectro-aas.htm (τελευταία προσπέλαση

1/1/2015).

Φωτογραφία 12.3 http://www.perkinelmer.com/Catalog/Category/ID/Graphite%20Furnace%20Model%20HGA%20600

(τελευταία προσπέλαση 1/1/2015).

Φωτογραφία 12.5

http://www.medicalexpo.com/prod/analytik-jena/atomic-absorption-spectrometers-graphite-furnace-

flame-tandem-3550-547517.html (τελευταία προσπέλαση 1/1/2015).

16

Aναφορές

1. ΓΕΩΡΓΙΟΥ, Ζ., ΤΣΑΤΣΕΦ, Κ., ΧΑΡΤΣΙΑΣ, Β., ΝΤΟΤΣΕΦ, Δ. (1991) Τιμές καδμίου και μολύβδου σε

μη επαγγελματικά εκτιθέμενους ενήλικες. Ιατρική της Εργασίας, 1, p. 34-8.

2. AGENCY FOR TOXIC SUBSTANCES AND DISEASE REGISTRY, CASE STUDIES IN

ENVIRONMENTAL MEDICINE (2008) Chromium Toxicity. New York: WB Saunders company.

3. AGENCY FOR TOXIC SUBSTANCES AND DISEASE REGISTRY (ATSDR) (2003) Elemental

mercury and inorganic mercury compounds: Human health aspects. Geneva: WHO.

4. ACGIH (ΑΜΕΡΙΚΑΝΙΚΗ ΕΤΑΙΡΙΑ ΚΥΒΕΡΝΗΤΙΚΩΝ ΥΓΙΕΙΝΟΛΟΓΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑΣ) (1996)

Οριακές τιμές (TLVs) χημικών ουσιών και φυσικών παραγόντων και Δείκτες Βιολογικής Έκθεσης (BEIs).

5. GEORGIOU, Z., ZIMALIS, Ε., DANEV, S. (1992) Whole blood concentrations of Cadmium in non

occupationally exposed citizens of Athens. Metal Ions in Biology and Medicine vol.2 Editors J.

Anastassopoulou, Ph Collery, J. Etienne. J. Libbey Eurotext Paris. p. 414-19.

6. GEORGIOU, Ζ, & ALOUMANIS, P. (1999) Lead and Cadmium in general and working environment.

2nd International Symposium on trace elements in humans – New perspectives Proceedings Book. Editors.

S. Ermidou/Pollet –S. Pollet Athens, 1, p. 79-89.

7. GEORGIOU, Z., THATCHED, Κ., DANEV, S., ΖIMALIS, E. (1994) Comparison of several methods for

determination of Cadmium in whole blood with electrothermal atomic absorption spectrometry. Balkan

Journal of Clinical Laboratory, 1, p. 30-4.

8. HEALTH COUNCIL OF THE NETHERLAND (2012) Onderwerp: aanbieding advies Arsenic and

inorganic arsenic compounds.

9. PECSOK, R., SHIELDS, L., CAIRNS, T., MC WILLIAM, I. (1980) Σύγχρονες μέθοδοι στη χημική

ανάλυση. Αθήνα: Εκδόσεις Γ.Α. Πνευματικός.

10. TIETZ, N. (1995) Clinical guide to laboratory tests. 3rd

Ed. New York: WB Saunders company.

11. VENKATESH, G., IYENGAR, K., SUBRAMANIAN, K., JOOST, R., WOITTIEZ, W. (1997) Elemental

Analysis of Biological Samples: Principles and Practices. New York: CRC Press.