如何準確測定水和體內的氫氣濃度?

2020-12-10 氫益康

評價氫水的質量,特別重要的是要準確測定氫氣濃度。研究氫氣的醫學效應,也要了解氫氣的劑量,能代表劑量重要指標就是血液中氫氣濃度。所以準確測定水和血液中氫氣的濃度是氫氣醫學領域非常重要的科學問題。

雖然有許多方法可以用於測定水中氫氣的濃度,例如可以採用電化學電極測定,可以用亞甲藍氧化還原滴定法測定,甚至有人利用氧化還原電位進行測定,這些方法都比較簡單方便,但受到的測定影響因素比較多,不能作為標準結果。

氫氣醫學領域一般認為只有氣相色譜法是最準確可靠的液體氫氣濃度測定方法。

水中氫氣的溶解度比較小,100毫升水在一大氣壓飽和濃度才能達到1.8毫升氫氣,許多情況下氫氣濃度都會低於這個濃度。一般情況下血液中氫氣濃度更少了。這樣的濃度直接把水和血液進行測定並不合適,因為許多氫氣檢測儀無法區分水和氫氣的氫原子,而水是氫氣的百萬倍以上的量情況下,氣相色譜層析不能有效把水和氫氣進行區分,這導致氫氣的信號被淹沒在水的信號內。如何解決這個問題,氣相色譜分析早就有了解決方案。因為氫氣在水中溶解度比較低,只需要把氫水放在密閉的容器內,氫氣會自然從液體水中釋放到氣體環境,如果採用加熱和搖晃等方法,氫氣釋放速度會更快釋放。對釋放出來的氣體進行成分分析,氫氣在其中的相對濃度遠遠超過氫氣在水中的相對比例。根據測定結果換算出液體內氫氣的量,就可以計算出氫氣的濃度了。這種先把水和液體內氫氣釋放出來在進行分析的方法就是頂空法。(頂空氣相色譜法又稱液上氣相色譜分析,是一種聯合操作技術。通常採用進樣針在一定條件下一定溫度下對固體、液體、氣體等進行萃取吸附,然後在氣相色譜分析儀上進行脫附註射。)

在幹擾比較小的情況下,氣相色譜分析氫氣的靈敏度可以達到1ppm,這相當於千分之一(大約0.002ppm或1nM濃度的氫水)飽和濃度的氫氣釋放到同樣體積氣體中的濃度都可以準確測定。這樣的分析靈敏度對許多應用場景下血液內氫氣的濃度也遊刃有餘。例如即使只吸入2%的氫氣達到飽和狀態,血液內氫氣理論濃度也可以達到20nM。吸入更高濃度氫氣或飲用氫水後,血液內濃度可以更高。

需要注意的是,如果採用納米氣泡技術,有相當一部分氫氣並非真正溶解在水中,而是以納米氣泡的形式懸浮在水中,對納米氣泡氫水進行頂空氣相色譜法分析時,需要小心納米氣泡揮發難度比較大的問題,應該採用加熱和增加震動強度等方法。

雖然氣相色譜測定血液和水中氫氣濃度比較準確,但一般應用場景下,液體氫氣濃度的測定完全可以使用滴定法和電化學法,為了獲得準確的結果,建議兩種方法對比使用。而對人體內氫氣濃度的分析,採用消化科測定呼氣氫濃度分析能代替氣相色譜,特別是這種方法進行連續測定更為方便便捷。

免責聲明:本文轉載自《氫思語》,作者孫學軍教授,版權歸原作者所有。轉載是出於傳遞更多信息之目的,並不意味著「氫益康」贊同其觀點或證實其內容的真實性,我們不對其科學性、有效性等作任何形式的保證。若內容涉及健康建議,僅供參考勿作為健康指導依據。

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圖片來源:96編輯器

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