微波消解ICP-MS法測(cè)定人發(fā)中的汞

張 丹，馬 棟，卓先義

（1.蘇州大學(xué) 醫(yī)學(xué)部法醫(yī)學(xué)系，江蘇 蘇州215123；2.司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所 上海市法醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200063）

汞（Hg）及其化合物是現(xiàn)代社會(huì)中并不鮮見的物質(zhì)，在醫(yī)療、化工甚至日常生活中被廣泛應(yīng)用，極易自食物、飲用水、生活或者工作環(huán)境等途徑進(jìn)入人體。盡管接觸微量Hg或其化合物不易引起中毒，但是易造成長(zhǎng)期體內(nèi)累積而增加中毒的風(fēng)險(xiǎn)[1]。

目前檢測(cè)體內(nèi)Hg含量的檢材多為血液、尿液[2-3]，由于采用血液、尿液進(jìn)行毒（藥）物檢測(cè)僅能反映即時(shí)血液中毒（藥）物的含量，無法顯示毒（藥）物累積效應(yīng)。而毛發(fā)以其對(duì)毒（藥）物的可監(jiān)測(cè)時(shí)限長(zhǎng)[4-5]、能反映毒 （藥）物的累積效應(yīng)以及對(duì)無機(jī)元素保留較好[6]等特點(diǎn)，較血液、尿液更適合Hg等具有累積效應(yīng)的毒（藥）物檢測(cè)。汞的分析方法有X射線吸收光譜法（X-ray absorption spectrometry），中子活化分析法（neutron activation analysis，NAA）、原子吸收光譜法（atomic absorption spectrometry，AAS）、原子熒光光譜法（atomic fluorescence spectrometry，AFS）、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-AES）等[7-12]。其中ICP-MS具有采樣量較小、元素檢出限低、精密度高、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，是目前公認(rèn)的微量元素分析最有效的方法，已被廣泛應(yīng)用于食品安全、地質(zhì)測(cè)量、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。

在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，毛發(fā)中元素的檢驗(yàn)可以提供其他體液和組織無法提供的時(shí)間證據(jù)。本研究擬建立微波消解電感耦合等離子質(zhì)譜（ICP-MS）測(cè)定人發(fā)中Hg含量的方法，并將其應(yīng)用于實(shí)際毛發(fā)的檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)行毛發(fā)分段后汞含量的研究，積累頭發(fā)分段的元素?cái)?shù)據(jù)信息。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

7500Ce電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 （美國(guó)Aglient公司），MWS-3+微波消解儀（德國(guó)Berghof公司 ），Element A10超純水處理系統(tǒng)（美國(guó)Milipore公司）。

人發(fā)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07601、GBW09101b均購(gòu)自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；ICP-MS調(diào)諧溶液［鋰（6Li）、釔（89Y）、鉈（205Yl）］、銦（115In）內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液10mg/L、Hg標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10mg/L、金（Au）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液100mg/L均購(gòu)自美國(guó)Aglient公司；65%硝酸（HNO3）溶液，優(yōu)純級(jí)，購(gòu)自美國(guó)Merk公司；電阻率18.2MΩ/cm去離子水，由超純水處理系統(tǒng)制得。

1.2 工作溶液配制

內(nèi)標(biāo)工作溶液：吸取適量的115In內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液用5%HNO3溶液配制得質(zhì)量濃度為2μg/L的內(nèi)標(biāo)工作溶液，置于冰箱冷藏保存，有效期為3個(gè)月。

Au工作溶液：吸取適量Au標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用5% HNO3溶液配制得質(zhì)量濃度為10mg/L的Au工作溶液，置于冰箱冷藏保存。

Hg工作溶液：吸取適量的Hg標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液用5% HNO3溶液逐級(jí)稀釋得質(zhì)量濃度為10、5、1、0.5、0.1、0.05μg/L的工作溶液。

1.3 檢測(cè)方法

1.3.1 頭發(fā)樣品采集

實(shí)驗(yàn)中毛發(fā)采自現(xiàn)居住上海超過3個(gè)月的健康志愿者，年齡為24~31周歲，男性4名，女性6名。用不銹鋼剪刀貼近頭皮剪取毛發(fā)約200根，裝入聚乙烯袋子中，室溫下儲(chǔ)存待檢。

1.3.2 清洗

從發(fā)根開始以3cm分段，分段后的毛發(fā)分別置于聚四氟乙烯瓶中，按照文獻(xiàn)[13]報(bào)道的清洗方法，依次用去離子水、丙酮清洗一遍，棄去廢液后加入0.5%曲通（Triton-X100）10mL，超聲10min，然后去用離子水清洗3遍，真空泵抽干備用。

1.3.3 微波消解

準(zhǔn)確稱取50mg的毛發(fā)置于消解罐中，用3mL 65%HNO3作為消解酸體系，加蓋密閉后于微波消解爐中消解。優(yōu)化的微波消解程序見表1。最后冷卻約30min，冷至室溫后取出微波消解罐，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯瓶中，再用超純水定容至40mL。空白樣品（去離子水）及人發(fā)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)也按上述微波消解程序處理。

表1 微波消解程序

1.3.4 ICP-MS測(cè)定

采用標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行檢測(cè)，使用前用調(diào)諧溶液優(yōu)化儀器工作參數(shù)，要求氧化物干擾<3.0%；雙電荷干擾<1.5%。儀器操作參數(shù)：射頻功率1500W，采樣深度7.0mm，載氣流速0.86 L/min，補(bǔ)償氣流速0.2 L/min，同心霧化器，霧化室溫度2℃，采用屏蔽矩系統(tǒng)，蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速0.1r/s，內(nèi)標(biāo)加入采用在線加入方式。檢測(cè)模式采用自動(dòng)模式，積分時(shí)間為0.1s，重復(fù)測(cè)定次數(shù)為3次。

2 結(jié)果與討論

2.1 線性方程和檢出限

對(duì)1.2項(xiàng)配制的Hg工作溶液進(jìn)行測(cè)定，以Hg質(zhì)量濃度（x）對(duì)響應(yīng)值（y）進(jìn)行線性回歸，得到回歸方程y=0.4358x-0.005878，相關(guān)系數(shù)（r）為0.9998。以去離子水經(jīng)過消解程序后作空白溶液[13]，在確定的工作條件下，取11次平行測(cè)定空白溶液的結(jié)果及3次平行測(cè)定一定質(zhì)量濃度Hg標(biāo)準(zhǔn)溶液的結(jié)果，按文獻(xiàn)[14]方法計(jì)算得檢出限為0.0032μg/g。

2.2 精密度和準(zhǔn)確度

稱取人發(fā)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07601、GBW09101b各6份，測(cè)定其中的Hg含量，同時(shí)進(jìn)行日內(nèi)精密度和日間精密度測(cè)定，結(jié)果見表2。測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)參考值相吻合，日內(nèi)精密度和日間精密度為4.6%~10.7%。

2.3 基質(zhì)干擾

Rodushkin等[13]研究發(fā)現(xiàn)，50mg毛發(fā)消解后與5% HNO3溶液對(duì)于氧化物干擾和雙電荷干擾無差異。因此，標(biāo)準(zhǔn)溶液的基質(zhì)和毛發(fā)消解后的基質(zhì)差異可忽略不計(jì)。

2.4 消除Hg的吸附

表2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定結(jié)果

Hg具有吸附的性質(zhì)，同樣濃度的Hg溶液檢測(cè)值隨著時(shí)間的推移減少，Allibone等[15]報(bào)道了通過在樣品和標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入Au解決上述問題，其中的Hg能夠穩(wěn)定保存至少3周時(shí)間。馬棟等[16]考察了添加Au的比例對(duì)Hg吸附的影響，認(rèn)為ρAu∶ρHg在20∶1~1∶1的范圍內(nèi)較好。根據(jù)已報(bào)道的頭發(fā)中Hg的正常值范圍（0.31~1.66μg/g[12]），本實(shí)驗(yàn)每份樣品中加入Au為3μg/g，以確保在ρAu∶ρHg為20∶1~1∶1的范圍內(nèi)，防止Hg的吸附。

2.5 實(shí)際樣品檢測(cè)

將10位志愿者由1~10依次編號(hào)，由發(fā)根處以3cm為一個(gè)單位分段。按照上述測(cè)定方法，對(duì)毛發(fā)樣品進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表5。

表5 10位志愿者各段毛發(fā)中Hg的質(zhì)量分?jǐn)?shù) （μg/g）

表5中平均值均在文獻(xiàn)報(bào)道的參考范圍 （0.31~ 1.66μg/g[12]）內(nèi)，但是，由0~3cm段的數(shù)據(jù)可以看出，不同個(gè)體的毛發(fā)在同一時(shí)間段內(nèi)Hg的含量差別較大。并且同一個(gè)體的毛發(fā)Hg在不同分段中的含量也是變化的，并且未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)一的變化規(guī)律。可能是由飲食、外部污染、清洗等影響因素而導(dǎo)致。

由表5可以發(fā)現(xiàn)6、8、9號(hào)發(fā)梢處的Hg含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其平均值。筆者認(rèn)為進(jìn)行毛發(fā)Hg檢測(cè)時(shí)，不能隨意采集頭發(fā)的某一個(gè)局部進(jìn)行檢測(cè)并以此表示頭發(fā)中Hg的含量，尤其在發(fā)梢部位Hg含量與平均值差別較大，如果采用發(fā)梢部位Hg的含量代表頭發(fā)中Hg的含量，結(jié)果更不可靠。因此，采集頭發(fā)應(yīng)該貼近頭皮。

同時(shí)，頭發(fā)應(yīng)該分段檢測(cè)。尤其在檢測(cè)懷疑Hg中毒案件的頭發(fā)中Hg含量時(shí)，應(yīng)該根據(jù)案情的時(shí)間，對(duì)頭發(fā)進(jìn)行分段處理，分別檢測(cè)各段的Hg含量，有助于查明某特定時(shí)間體內(nèi)Hg含量的情況。

3 結(jié)論

本研究建立了分析毛發(fā)中汞含量的微波消解ICP-MS方法。方法檢出限低，靈敏度、準(zhǔn)確度高，快速，高效，適用于毛發(fā)中汞的檢測(cè)。

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