Atomabsorptionsspektroskopie

Nickelgehalt im menschlichen Urin zuverlässig überwachen

12.06.13 | Autor / Redakteur: Adis Skenderi*, Hans-Christian Mans* und Jan Scholz** / Marc Platthaus

Abb. 1: Das High-Resolution-Continuum-Source-Atomabsorptionsspektrometer ContraAA wurde für die Urinanalyse eingesetzt.
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Abb. 1: Das High-Resolution-Continuum-Source-Atomabsorptionsspektrometer ContraAA wurde für die Urinanalyse eingesetzt. (Bild: Analytik Jena)

Nickel gilt neben seinem Potenzial als Kontaktallergen auch als krebserregend. Daher ist die Kontrolle der Nickelbelastung sehr wichtig. Mithilfe der Atomabsorptionsspektroskopie kann Nickel sicher bestimmt werden, wenn man einige Maßnahmen beachtet.

Nickel wird unter anderem in Stahl, Münzen sowie Batterien verwendet und ist ein Hauptbestandteil von Modeschmuck. 2008 war Nickel Kontaktallergen des Jahres, da es schwere Dermatitis auslösen kann. Weiterhin besteht ein erhöhtes Krebsrisiko, wenn Nickel durch Inhalation aufgenommen wird. Dies betrifft insbesondere Arbeitnehmer in der Schwerindustrie und der Galvanotechnik. Nickelaufnahmen mit der Nahrung, besonders aus Soja- und Kakaoprodukten, Nüssen und Tee, sowie durch Tabakkonsum tragen ihrerseits zu einer verstärkten Nickelbelastung bei.

Nickelbelastung per Atomabsorptionsspektroskopie bestimmen

Die Gesamtaufnahme an Nickel lässt sich aus den Nickelgehalten in Urinproben ermitteln, welche typischerweise mittels Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) bestimmt werden [1]. Dabei weisen Urinproben von Menschen ohne erhöhte Nickelbelastung Gehalte um 3 µgL-1 auf, wohingegen Nickelgehalte im Urin, die 45 µgL-1 überschreiten, als gesundheitsschädlich bzw. potenziell krebserregend gelten [2].

Bei der Analyse von Urinproben mittels AAS haben spektrale Interferenzen, die durch Bestandteile der Urinmatrix (z.B. Phosphat) verursacht werden, einen großen Einfluss auf die analytischen Bestimmungsgrenzen, die Methodenrobustheit sowie auf den Grad der Automatisierung der analytischen Routine. Die Einführung der hochauflösenden Continuum-Source-AAS-Technologie (HR-CS AAS) durch die Analytik Jena AG hat maßgeblich dazu beigetragen, die Elementspurenanalytik für biologische Matrices in der Laborpraxis zu vereinfachen. Durch die Verfügbarkeit und visuelle Darstellung von Atomabsorptionsspektren sowie durch softwaregestützte Untergrund-Korrekturverfahren wird der Umgang mit spektralen Interferenzen erleichtert. Dies ermöglicht eine schnelle Methodenentwicklung und niedrige Bestimmungsgrenzen.

In der Methodenentwicklung wurde von einem Temperaturprogramm bestehend aus drei Trocknungs- und zwei Pyrolyseschritten, der Atomisierung und einem nachgeschalteten Reinigungsschritt ausgegangen. Zur Optimierung von Methodenparametern wurde ein wässriger 10 ppb Nickelstandard herangezogen, dessen Absorptionsspektrum für die hier verwendete Nickelhauptlinie in Abbildung 2 gezeigt ist. Ein Vergleich der erhaltenen Extinktionswerte bei 232,0 nm in Abhängigkeit von den verwendeten Pyrolyse- und Atomisierungsbedingungen ergab, dass 950 °C und 2400 °C die optimalen Temperaturen für die Pyrolyse bzw. die Atomisierung sind (s. Abb. 2).

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